六維力傳感器是什么？

　　我們先來(lái)認(rèn)識(shí)一下力覺(jué)傳感器，力覺(jué)傳感器是一類(lèi)觸覺(jué)傳感器，它在機(jī)器人和機(jī)電一體化設(shè)備中具有廣泛的應(yīng)用。力和力矩傳感器是用來(lái)檢測(cè)設(shè)備內(nèi)部力或與外界環(huán)境相互作用力為目的，力不是直接可測(cè)量的物理量，力是通過(guò)其他物理量間接測(cè)量出的。

力傳感器可用作變換器，如應(yīng)變?cè)商峁┮粋€(gè)與變形、亦即作用于接觸點(diǎn)的力成正比的信號(hào)。 力覺(jué)傳感器可以檢測(cè)機(jī)器人有關(guān)部件（如手腕、手指）所受外力及轉(zhuǎn)矩，可以控制手腕移動(dòng)，伺服控制，準(zhǔn)確完成作業(yè)。

六維力傳感器是力傳感器中一種新發(fā)展起來(lái)的傳感器，能同時(shí)轉(zhuǎn)換多維力/力矩信號(hào)為電信號(hào)，可用于監(jiān)測(cè)方向和大小不斷變化的力與力矩和測(cè)量加速度或慣性力以及檢測(cè)接觸力的大小和作用點(diǎn)。

　　廣義六維力傳感器能夠檢查空間任意力系中的三維正交力（fx、fy、fz）及三維正交力矩（mx、my、mz），由于其測(cè)力信息豐富、測(cè)量精度高等特點(diǎn)，主要應(yīng)用在力及力-位控制場(chǎng)合，六維力/力矩傳感器為機(jī)器人控制提供力感信息，是智能機(jī)器人重要的傳感器。

　　六維力傳感器研究現(xiàn)狀

　　國(guó)際上對(duì)多維力傳感器的研究是從20世紀(jì)70年代初開(kāi)始的，主要研究單位有美國(guó)的DRAPER實(shí)驗(yàn)室、 SRI (Stanford Research Institute，斯坦福研究所)、JPL實(shí)驗(yàn)室、IBM公司和日本的日立公司、東京大學(xué)等單位。

　　國(guó)內(nèi)對(duì)六維力傳感器的研究是在上世紀(jì)80年代初期開(kāi)始的，中科院合肥智能機(jī)械研究所于1987 年研制出我國(guó)六維腕力傳感器，之后陸續(xù)有哈爾濱工業(yè)大學(xué)、華中理工大學(xué)、東南大學(xué)等單位研制出多種規(guī)格的多維力/力矩傳感器，展現(xiàn)了我國(guó)多維力/力矩信息獲取研究領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展態(tài)勢(shì)。目前在六維力傳感器研究較多的院校有燕山大學(xué)、哈工大，大連理工等。

　　近年，研究熱點(diǎn)更多的關(guān)注在多維力/力矩傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域，如現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人怎么樣充分利用多維力/力矩傳感器以及其它感知系統(tǒng)來(lái)完成各種環(huán)境下更多更復(fù)雜的機(jī)器人作業(yè)，使工作更加準(zhǔn)確、生產(chǎn)效率更高、成本更低；如將多維力/力矩傳感器利用到工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)裝配生產(chǎn)線(xiàn)，結(jié)合更實(shí)時(shí)更有效的算法，使智能工業(yè)機(jī)器人能夠更好的進(jìn)行精密柔性機(jī)械裝配、輪廓跟蹤等作業(yè)。

　　在六維力傳感器研究中，力敏元件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是力傳感器的關(guān)鍵核心問(wèn)題，因?yàn)榱γ粼慕Y(jié)構(gòu)決定力傳感器的性能優(yōu)劣。對(duì)此，國(guó)際和國(guó)內(nèi)許多學(xué)者進(jìn)行了大量的研究工作，提出了多種六維力傳感器結(jié)構(gòu)，如下圖展示：