力覺傳感器 根據力的檢測方式的不同，分為以下幾類：

(1)應變片式：檢測應變或應力。

(2)壓電元件式：利用壓電效應。

(3)變壓器位移計式、電容位移計式：用位移計測量負載產生的位移 差動。

三類中，應變片式力傳感器Z普遍，商品化的力傳感器大多是這一種。壓 電元件很早就用在刀具的受力測量中，但它不能測量靜態負載，不適用于機器 人。作為第三類的例子，有學者已經發表了在相對變形大的彈性結構上安裝 差動變壓器或電容位移計，構成六軸力覺傳感器的研究報告。

此外還有一些特殊檢測方法，如利用弦振動頻率隨張力變化的特性，通過 光導纖維或感光半導體器件進行檢測，但這些方法尚未達到實用水平，還有許 多課題有待解決。

根據被測對象的負載性質，對市場上流行的力傳感器進行分類，有以下 幾種：

(1)測力傳感器(單軸力傳感器);

(2)測力矩傳感器(單軸力矩傳感器);

(3)手指傳感器(檢測機器人手指作用力的超小型單軸力傳感器);

(4)六軸力覺傳感器。

其中，測力傳感器、測力矩傳感器、手指傳感器只能測量單軸力，而且需要 在沒有其他負載分量作用的條件下。因此，這三者中只有手指傳感器適用于 機器人。但有人通過巧妙地安裝軸承，只在機器人驅動電機力矩起作用的部 位安裝力矩傳感器，測量力矩，對機器人進行控制。可是這樣小的小型力矩傳 感器還沒有商品化。機器人的力控制，主要控制作用于機器人手爪的任意方 向的負載分量，因此需要六軸力覺傳感器。在機器人研制中，常常在結構部件 的某一部位貼上應變片，校準其輸出和負載的關系后，把它當作多軸力傳感器 使用。但是往往忽視了其他負載分量對欲測的負載分量的影響，或者沒有充 分考慮排除其影響的方法。力控制本來就比位置或速度控制難，由于上述測 量上的原因，實現力控制就更困難了。為了使負載測量結果準確可信，Z好還 是使用廠家生產的六軸力覺傳感器。

力覺傳感器在機器人中的應用

1)六軸力覺傳感器 六軸力覺傳感器一般安裝在機器人手腕上，測量作 用在機器人手爪上的負載，因此也稱之為腕力傳感器。作用在一點的負載，包 含力的3個分量和力矩的3個分量，六軸力覺傳感器能夠同時測出這6個 分量。

2)筒式腕力傳感器 圖3- 15所示是Stanford Research Institute提出的二層重疊并聯結構型六軸 力覺傳感器，它由上下兩層圓筒組合而成。上層由 4根豎直梁組成，而下層由4根水平梁組成。在8 根梁的相應位置上粘貼應變片作為提取力信號敏 感點，每個敏感點的位置是根據直角坐標系要求及 各梁應變特性所確定的。傳感器兩端可以通過法蘭連接，安裝于機器人腕部。當機械手受力時，彈 性體的8根梁將會產生不同性質的變形，每個敏感 點將產生應變，通過應變片將應變轉換為電信號。 若每個敏感點(均粘貼R₁,R₂ 應變片)被認為是一 個力的信息單元，并按坐標定為Px,P,Py,Py, Q,Q,Q,Q, 這樣，可由下列式(3-22)計算 出在x,y,z 三個軸上力與力矩的分量。

這種結構形式的特點是傳感器在工作時，各個梁均以彎曲應變為主而設 計，所以具有一定程度的規格化，合理的結構設計可使各梁靈敏度均勻并得到 有效的提高，缺點是結構比較復雜。

3)十字形腕力傳感器 圖3-16所示為美國Z早提出的十字形彈性體構成的腕力傳感器結構原理示意圖。形成十字形的4個臂作為工作梁，在每個梁的4個表面上選取測量敏感點，通過粘貼應變片獲取電信號。4個工作梁的一 端與外殼連接。 在外力作用下，設每個敏感點所產生的力的單元信息按直角坐標定為 W₁,W₂, … ,W₈, 那么,根據式(3-23)可解算出該傳感器圍繞3個坐標軸的6 個分量值。式中，K 值一般是通過實驗給出。