← Powrót do encyklopedii

Czujnik siły i momentu (czujnik F/T)

Czujnik w nadgarstku lub kostce, który mierzy siły i momenty we wszystkich kierunkach — daje robotowi wyczucie nacisku i kontaktu.

Czujnik siły i momentu (ang. force/torque sensor, w skrócie czujnik F/T) to urządzenie mierzące siły i momenty obrotowe działające na nie. Najlepsze czujniki rejestrują sześć wielkości jednocześnie: trzy składowe siły (w kierunkach osi X, Y, Z) i trzy składowe momentu wokół tych osi — stąd nazwa sześcioosiowe. Dla robota jest to kluczowy zmysł dotyku i nacisku: dzięki niemu robot „czuje”, jak mocno naciska na przedmiot lub z jaką siłą uderza go otoczenie.

W robotach humanoidalnych czujniki F/T umieszcza się w strategicznych miejscach. W nadgarstku, między ramieniem a efektorem końcowym, pozwalają robotowi precyzyjnie dozować siłę podczas manipulacji — wsunąć kołek w otwór, dokręcić śrubę lub oprzeć się o stół bez uszkadzania czegokolwiek. W kostce z kolei pomagają mierzyć siły reakcji podłoża, co jest cenne do wyznaczania równowagi i sterowania całego ciała podczas chodzenia.

Główną korzyścią jest tak zwane sterowanie siłowe. Zamiast ślepo przemieszczać rękę na zadaną pozycję, robot może reagować na opór: wyczuwając kontakt, zwalnia lub naciska stosownie do potrzeb. Jest to niezbędne do zadań bogatych w kontakt, takich jak montaż, obsługa narzędzi lub bezpieczna współpraca z człowiekiem. Czujniki F/T spotykamy zatem w zaawansowanych humanoidach badawczych i przemysłowych, takich jak PAL TALOS, Fourier GR-1 czy Apollo.

Co ciekawe, siłę można uzyskać również bez dedykowanego czujnika F/T. Szeregowe aktuatory sprężyste wyznaczają ją z odkształcenia sprężyny, a napędy quasi-bezpośrednie (QDD) z prądu silnika. Podejścia te są tańsze i lżejsze, ale zwykle mniej precyzyjne niż dedykowany sześcioosiowy czujnik. Wybór między dokładnym, lecz drogim czujnikiem F/T a tańszym szacowaniem siły z aktuatora to kolejny z ważnych kompromisów przy projektowaniu robota. Do najdelikatniejszego wyczucia powierzchni czujniki F/T uzupełniają czujniki taktylne umieszczone bezpośrednio w palcach.

Powiązane roboty

Powiązane pojęcia