人形機器人正在迅速發(fā)展以協(xié)助和支持人類活動，為重大技術進步鋪平了道路，這些進步在廣泛的領域開辟了廣泛的應用，從為臨床任務提供幫助和為患者提供支持，到為各種應用自動執(zhí)行重復和潛在危險的任務，從而提高工業(yè)運營的效率。這一進步的核心是集成力和扭矩傳感器，這些傳感器利用應變計技術，使機器人能夠像人類一樣優(yōu)雅地精確移動。工程師、設計師和傳感器制造商之間的協(xié)作對于克服挑戰(zhàn)至關重要，這些挑戰(zhàn)包括管理集成復雜性、適應環(huán)境變化、動態(tài)響應性、成本效益、最大限度地減少機械串擾、確保耐用性以及符合安全標準。

FUTEK 的工程團隊在設計和定制力和扭矩傳感器方面擁有深厚的專業(yè)知識，以克服和應對人形機器人創(chuàng)新的挑戰(zhàn)。探索如何將 FUTEK 在力和扭矩傳感器方面的專業(yè)知識用于主要的人形機器人系統(tǒng)。

1）QLA414/QLA424Nano微型力傳感器– 指尖，直列指關節(jié)

人形機器人上的 Fingertip 和 Inline 指關節(jié)系統(tǒng)執(zhí)行需要精細操作或與環(huán)境交互的任務。FUTEK 的 QLA414/424 Nano力傳感器采用通孔設計，作為整體結構安裝在軸上，此外，前端安裝規(guī)定使其能夠測量拉伸和壓縮，對于小至 4mm x 5mm 且重量僅為 0.5g 的傳感器來說，這是一個行業(yè)突破，克服了與現(xiàn)有機器人硬件和控制系統(tǒng)集成復雜性的挑戰(zhàn)，同時保持了緊湊和輕便的設計。此外，Nano 傳感器的彎曲設計提供了無與倫比的 98kHz 高固有頻率，提供了超快的響應（比大型/同類解決方案快 30-40 倍）。Nano 力傳感器也是機器人觸覺傳感應用的合適選擇。

2） LCM 系列微型柱狀拉壓力傳感器 –脛骨張力/壓縮力

人形機器人的脛骨系統(tǒng)包括放置在機器人脛骨（小腿部分）中的傳感器，這些傳感器可以測量機器人在移動、站立或與環(huán)境互動時腿部承受的力以及從哪個方向。FUTEK 的 LCM 系列拉壓力傳感器是克服這些挑戰(zhàn)的絕佳解決方案，因為它們能夠在需要高精度傳感器且占地面積小的應用中測量拉伸和壓縮力。縫焊不銹鋼機身具有出色的強度和耐腐蝕性，除了承受其他惡劣的環(huán)境條件外，還可以增強對物理損壞的保護。某些型號的防護等級為 IP67，可浸入 1 米深的水中至少 30 分鐘。此功能使傳感器成為“耐候性”或“戶外級”，并開辟了應用可能性，因為它允許在潮濕、雨天或高度潮濕的條件下進行戶外使用。

一些力測量應用可能需要 LCB200 桿式力傳感器，該傳感器專為涉及直列執(zhí)行器或帶外螺紋/內螺紋的液壓千斤頂?shù)膽枚O計。LCB200 的最大優(yōu)點是它具有外螺紋/內螺紋，可以用更少的適配器和組件來擴展執(zhí)行器。

3） 6 軸力傳感器 –手腕，軀干與下半身的連接接頭

人形機器人軀干關節(jié)中的傳感器使扭動、彎曲和轉動等動作平穩(wěn)，確保機器人能夠承受自身的重量和運動過程中遇到的力。人形機器人上的手腕系統(tǒng)提高了靈活性和操作范圍，以滿足所需的不同優(yōu)化任務。FUTEK 的 6 個自由度傳感器旨在精確測量施加在一個方向上的力和扭矩，而施加在其他方向上的力或力矩的串擾干擾很小或沒有。此功能對于達到使用手臂-軀干系統(tǒng)執(zhí)行的不同操作任務所需的精度和靈巧性水平尤為重要。

FUTEK 6 軸力傳感器的優(yōu)點：

輕巧、外形小;

通孔設計，可以供電纜和配件通過（如適用）;

可以集成高分辨率嵌入式電子設備，使 FUTEK 6軸力傳感器成為模塊化;

支持客戶定制，以滿足某些剛度、重量、過載保護或幾何尺寸要求;

可定制冗余和故障檢測;

可定制以實現(xiàn)低功耗;

低串擾，補償矩陣可最大限度地減少串擾;

高零點和溫度穩(wěn)定性。

4） LLB系列按鈕型壓力傳感器 –腳底

人形機器人的腳部系統(tǒng)配備了集成的稱重傳感器和力傳感器，不僅可以支撐機器人的重量，還可以感知施加在地面上的外力。這種力反饋提供了有關足部姿勢和外力的關鍵信息，從而能夠精確測量機器人的重心并提高其自主性。通過準確評估這些力，機器人可以保持平衡并適應不同的條件，從而最大限度地提高其操作獨立性。FUTEK 的 LLB 系列薄型微型按鈕壓力傳感器能夠測量小尺寸的壓縮力。LLB 系列采用高度定制的應變元件，旨在允許在有源傳感器元件周圍進行更多應變測量，從而減少離軸負載的再現(xiàn)性誤差，以及內部嵌入的零點平衡和熱補償，從而實現(xiàn)出色的傳感器可靠性、準確性和性能。它提供非常高的固有頻率，從而提供快速響應時間，有利于在動態(tài)應用中提高精度并縮短循環(huán)時間，例如人形機器人的腳底。

5）應變波齒輪扭矩傳感器 –肩部、膝蓋、肘部
應變波齒輪扭矩傳感器安裝在機器人的肩膀、膝蓋和肘部以及安裝點之間，可測量每個關節(jié)運動期間的扭矩輸出。類人機器人應用的好處是：

通過更快的加速和更快的穩(wěn)定時間，降低機械臂的慣性并提高動態(tài)性能;

在單級中提供高減速比和非常低的背隙;

增加有效載荷能力并降低電力要求;

重量輕、外形扁平、精度高，可實現(xiàn)閉環(huán)反饋;

幾何形狀和設計高度靈活。

使用產(chǎn)品

指尖位置: QLA414/QLA424 Nano微型力傳感器

脛骨位置:LCM系列微型力傳感器

手腕、驅趕、下半身關節(jié): 6軸力傳感器

腳底位置: LLB 系列按鈕型力傳感器

肩部、膝蓋、肘部位置: 應變波齒輪扭矩傳感器