浅谈关节扭力传感器与六轴力传感器的优缺点
对于机器人的受力检测和控制，目前最为常见的两种传感器结构是关节扭力传感器和六轴力传感器，这两种传感器的安装位置和检测原理各不相同，本文将简单的介绍这两种传感器之间的优缺点。
关节扭力传感器
测力原理：在机械臂的各个关节的减速器输出端安装扭力传感器，通过感测各个关节的扭力来获得整个机械臂的受力情况。
这种传感器具有如下优点：
因关节扭力传感器与电机相距很近，排除了机械臂机械惯性的影响，理论上可提升力控的性能；
受力检测和控制可以覆盖整个机械臂；
解耦机械臂的动力学模型，有利于进行基于动力学的位置控制；
单体传感器成本较低，整体成本较六轴力传感器有优势。
这种传感器的安装使用方式其实在上个世纪就已经有了，但是为什么之前长期以来被主流机器人厂家所“忽视”呢？因为它的缺点同样明显：
关节扭力的传感器绝大部分用的应变式原理，这种原理的传感器要有足够的形变量来获得所需要的信号，更为致命的是这种变形不仅仅是扭力引起的，还有耦合了其他方向力导致的变形；
这些变形的方向是不固定的，且形变量的大小会随着机械臂的受力时时变化，这就会导致机械臂的零位位置是不固定的且无法通过算法补偿，这对于机械臂的位置控制来说是个灾难；
在关节处安装扭力传感器会增加关节结构的复杂度，对于关节部分的设计和安装都会带来难度；
由于机械臂的力臂的长度、机械臂的重量及惯性力矩的存在，使得关节扭力传感器的量程往往会比较大，越到后面的关节需要的量程就越大，但是关节的尺寸又是有限制要求的，所以关节式扭力传感器无法应用到中型量程及以上的机械臂；
单个传感器的精度还可以，但是整体系统的测力精度差，尤其是感测末端执行结构的受力。因为每经过一个关节，误差就会被放大一次，所以该种传感器无法用于精密装配等要求受力精准的场合。
六轴力传感器
测力原理：传感器被安装在机械臂的末端，通过直接感测该传感器的受力来实现对机械臂的控制。目前这是现今*泛的一种方式，四大家族的机器人已经带有各自的力控制包，力控制通过末端的力控单元来实现，这样将位置控制与力控制分离开了。
这种传感器具有如下优点：
这种力检测的方式简单直接，安装方便；
靠近执行机构端，没有其他的误差引入，直接的可以得到执行机构的受力情况，测力精度高；
机械臂整体不需要改动，对于机械臂的刚度没有影响，可以实现对于零点位置的控制。
六轴力传感器的缺点同样明显：
这种传感器的最大问题是检测和反馈是分离的，即力检测是在末端实现的，然而实际实施元件(即电机)却远离末端，这两者之间隔了机器人的机械本体，从而会限制机器人力控的动态性能，另外机械本体惯性大。所以如果末端检测和控制力的响应不够快，就会对力控制带来不可控的影响；
只能单点受力检测控制，没有办法整个臂的受力检测，所以无法被用于防碰撞控制；
价格昂贵，这点一直是该传感器被广泛推广最大的阻碍。
总结：
这两种传感器的优缺点都非常明显，，目前我司的产品已经实现将上诉的所以的缺点进行了改良，使得产品更加符合客户的使用，也和市场常规的产品拉开了差距。
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由于机械臂的力臂的长度、机械臂的重量及惯性力矩的存在，使得关节扭力传感器的量程往往会比较大，越到后面的关节需要的量程就越大，但是关节的尺寸又是有限制要求的，所以关节式扭力传感器无法应用到中型量程及以上的机械臂；
单个传感器的精度还可以，但是整体系统的测力精度差，尤其是感测末端执行结构的受力。因为每经过一个关节，误差就会被放大一次，所以该种传感器无法用于精密装配等要求受力精准的场合。
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测力原理：传感器被安装在机械臂的末端，通过直接感测该传感器的受力来实现对机械臂的控制。目前这是现今*泛的一种方式，四大家族的机器人已经带有各自的力控制包，力控制通过末端的力控单元来实现，这样将位置控制与力控制分离开了。
这种传感器具有如下优点：
这种力检测的方式简单直接，安装方便；
靠近执行机构端，没有其他的误差引入，直接的可以得到执行机构的受力情况，测力精度高；
机械臂整体不需要改动，对于机械臂的刚度没有影响，可以实现对于零点位置的控制。
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这种传感器的最大问题是检测和反馈是分离的，即力检测是在末端实现的，然而实际实施元件(即电机)却远离末端，这两者之间隔了机器人的机械本体，从而会限制机器人力控的动态性能，另外机械本体惯性大。所以如果末端检测和控制力的响应不够快，就会对力控制带来不可控的影响；
只能单点受力检测控制，没有办法整个臂的受力检测，所以无法被用于防碰撞控制；
价格昂贵，这点一直是该传感器被广泛推广最大的阻碍。
总结：
这两种传感器的优缺点都非常明显，，目前我司的产品已经实现将上诉的所以的缺点进行了改良，使得产品更加符合客户的使用，也和市场常规的产品拉开了差距。
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