六维力传感器应用（六维力传感器工作原理）

导读：国家“十四五”规划明确提出“发展三维视觉传感器、六维力传感器和关节扭矩传感器等力传感器，大市场单线和多线激光雷达、智能听觉传感器和高精度编码器等产品，满足机器人智能化发展的需求。”

随着疫情持续影响，核酸检测常态化，导致核酸采样员就业缺口巨大。在此背景下，核酸采样机器人“应运而生”。

核酸采样机器人通过前沿机器视觉与精密力控技术的高效结合，实现采样运动路径规划和采样强度控制，完成自动化采样操作。与人工操作相比，具有更高的稳定性、更好的可持续性、更强的环境适应性。等特点，可有效替代劳动力。

核酸采样机器人的“感知能力”

核酸采样机器人配备视觉引导系统，利用特定算法识别人体面部特征和口腔中的扁桃体，从而通过“视觉感知”控制机械臂抓取样本将拭子放入咽喉相应部位完成采集工作，然后回收样本。

机器按照指令设置完成工作，仅靠视觉引导是不够的，因为保证采样的安全至关重要，所以采样过程中力度的把握极为关键。如果用力太大，会对人体造成刺激或伤害，如果用力太小，采集就会失败。这就要求机械臂具有触觉传感功能，将机械臂的力控制在安全阈值内。此外，必须收集足够的样本。采样时，拭子通常会反复旋转以接触喉咙的不同部位，这涉及到多个方向的力的感知。核酸检测机器人部署六维力测量系统，获得“多方位力感知”，可有效控制拭子轻轻接触咽喉部，避免人体损伤。

六维力传感器赋予机器精密“触觉”

力感维度越高，其技术开发难度越大，相应的使用要求也越严格。六维力传感器，顾名思义，可以精确测量六个维度（Fz、Fx、Fy）、（Mz、Mx、My）的力。它是目前最高维的力传感器，可以反馈全面的力信息，应用于机器人中。在智能装配中，它解决了碰撞检测和灵活的拖曳力控制的问题，以保持设备的稳定位置或在高度重复的轨迹应用中。

例如，在精密零件的装配车间，机器人长期连续工作很容易出现故障，造成设备和产品的损坏。因此，机器人的稳定性、抓取精度和实时状态反馈尤为重要，需要部署六维力传感器。增强关节灵活性。此外，为避免机器测量不准确或高负载或高循环次数下工作过载等问题，还要求传感器同时解决温漂、蠕变、串扰和结构等问题，全面提高产品应用性能。

例如，“串扰”指标可以反映六维力测量误差的大小。市场上常见品牌的标准值基本都是2~5%FS，达到1%FS已经是非常优秀的水平了。而Hyperson HPS-CF025的轴间串扰可低于1%FS，可用于精度要求高、范围要求低的场合，例如手术机器人或医疗领域的触觉式腹腔镜器械。此外，Hyperson六维力产品系列通过算法和结构的双重优化，实现了低温漂、高精度和高静态过载保护。 2000Hz测量频率下的迟滞仅为0.1%FS，有效提高了机器人的性能。运行的精确性和稳定性，除了医疗救助、运动力测试和风洞测试等一些特殊服务和应用外，还可以用于工业精密装配、柔性研磨和抛光等。

六维力传感器是实现工业机器人柔性力控制的核心部件。搭载六维力传感器的机器人获得精准的“触觉”感知，可为工业自动化生产提供有力帮助。

传感技术已纳入国家战略发展技术

目前六维力在工业制造领域的应用已经成熟，但国内高端品牌市场占有率不高，主要是因为本土传感器产业发展起步较晚，基础研究滞后落后于发达国家，实践者寥寥无几。此外，研发和生产配套设施还不完善，缺乏高端校准和检测设备。产品精度不足导致竞争力减弱，高端产品市场被国外垄断。

不仅是六维力传感器，其他高端设备和技术也被卡住，比如半导体加工设备和材料、超高精度机床、工业机器人等。

我国在高端装备制造领域与发达国家相比还存在较大差距，主要是装备性能落后。作为现代工业基础的传感器，其技术突破对于高端装备制造，特别是多传感技术的融合具有重要意义。可为高端设备提供更全面的检测能力，满足复杂或恶劣环境的应用需求。因此，国家将传感器技术提升到战略发展高度，中央和地方政府对传感器的支持政策也不断出台。去年，工信部印发的《基础电子元件产业发展行动计划（2021-2023年）》提出重点发展高端传感器、新型MEMS传感器和智能传感器。

“十四五规划”鼓励三维视觉传感器的研发，海伯森前沿技术产品填补市场空白

“十四五”规划中也明确提出，增强传感器、量子信息等关键技术创新能力，鼓励三维视觉传感器研发。跟随政策方向，国内传感器企业不断投入研发，突破“卡脖子”技术，实现进口替代，甚至领先世界。

Hyperson就是这样一家始终专注于前沿传感技术研发，高效整合光、机、电、计算技术来解决行业问题的公司。值得一提的是，海普森在3D视觉检测领域完成了多项突破，发布了多款国内首创的高性能3D传感器。其中，3D线光谱共焦传感器检测不怕光强干扰，解决了业界中型镜面、反光、透明材质物体三维检测困难的问题； 3D闪光检测传感器采用新型闪光检测技术，大幅提高3D检测的速度和视野，填补了极快速测量的市场空白。

深耕工业传感技术创新，与产业上下游协作，提升国产高端品牌的影响力

海普森拥有跨专业领域的高端传感器全面的研发能力。除了光学、力学方面的单一产品应用外，还可以根据市场特定的应用环境实现多传感器技术的集成，以满足行业更复杂的需求，例如六维力的协同集成传感器和面阵固态激光雷达可应用于协作机器人的移动柔性装配作业。 3D视觉传感器与工业相机的结合，可以完成更高效、精准的流水线产品外观质量测量应用。

Hyperson凭借自主核心技术的积累，在行业竞争中迅速崛起。海普森秉承“科技赢得市场，诚信对待客户”的原则，立足全球市场，致力于打造一流的高端传感器品牌。

市场环境下，产业链上下游有更多优秀民族企业，以创新为灵魂，以质量为剑，将产品投入市场应用，为工业智能化提供更先进的装备助力。海普森也将不断积累研发和生产经验，与市场合作伙伴通力合作，努力打造更加完整的传感器产业链，提升国内高端传感器品牌的影响力。