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　　而在智能工廠的運行中，傳感器在其中的每個環節都起到了至關重要的作用，不僅僅是采集數據的眼睛和耳朵，更是高端制造、流程控制、聯網操作的大腦和心臟。
 

　　傳感器市場全球化升溫
 

　　隨著“工業4.0”概念的深化，全球的傳感器市場持續升溫，據預測，2016年-2021年，傳感器的復合年增長率預計為11%，到2021年市場規模將達到1906億美元。
 

　　目前，全球傳感器市場主要由美國、日本、德國的幾家領先企業主導，博世、霍尼韋爾、飛思卡爾、日立等傳統電子行業巨頭，都把傳感器作為未來業務的主要增長點。
 

　　在國內，傳感器市場的增長速度也持續加快，預計2020年傳感器市場規模將突破1800億元。集中在長三角地區的傳感器生產企業，逐漸分散擴大，形成以北京、上海、南京、深圳、沈陽和西安等中心城市為主的區域空間布局。
 

　　受到“中國制造2025” 政策的推動，傳感器在工業機器人領域的需求也不斷增長，專注于傳感器70多年的西克近年來在中國市場的銷售額保持穩定增長，尤其是工業機器人領域成為西克重點布局的領域之一。除了與國際知名機器人企業KUKA、發那科等保持長期合作，西克更是與國內的機器人廠商互動頻繁，產品目前已經廣泛應用于新松、新時達等眾多機器人廠商。
 

　　西克非常看好中國的工業機器人市場，尤其是移動機器人(AGV、餐廳機器人、巡邏監控機器人等)更是成為西克傳感器重點發揮的領域。
 

　　事實上，機器人巨頭企業也嗅到了這一領域的商機。
 

　　ABB在日前于杭州舉辦的“電力與自動化世界”活動中，向中國市場正式推出兩款高性能電機產品，其中有一款就是能夠輕松實現低壓電機狀態監測的ABB Ability智能傳感器。
 

　　ABB集團首席數字官喬瑞在會上展示了ABB Ability“金字塔型”的四個層次，其中位于底層的設備與傳感器是ABB ability的基礎。利用智能傳感器解決方案將低壓電機與工業互聯網相連接，從而實現對電機的連續監測。傳感器可以便捷地貼附在電機上，將電機震動、溫度、負載和能耗等關鍵數據傳輸到云端。一旦任何參數偏離標準值，它就會發出警報，從而使操作人員在電機發生故障前采取預防措施。
 

　　傳感器在工業機器人領域的應用
 

　　與人類的手相比較，目前的工業機械臂在感知功能上還存在很大的欠缺，能做的事情非常有限。
 

　　為了實現機器人在復雜、動態及不確定性環境下的自主性，國內外研發人員都逐漸將視覺、聽覺、壓覺、熱覺、力覺傳感器等多種不同功能的傳感器合理地組合在一起，形成機器人的感知系統，為機器人提供更為詳細的外界環境信息，進而促使機器人對外界環境變化做出實時、準確、靈活的行為響應。
 

　　以工業機器人為例，其中涉及的幾種重要傳感器包括三維視覺傳感器、力扭矩傳感器、碰撞檢測傳感器、安全傳感器、焊接縫追蹤傳感器、觸覺傳感器等。配備了傳感器的工業機器人可以實現力反饋、重復力、目標定位、稱量東西、手動引導等功能。
 

　　進一步來說，傳感器的應用拓寬了工業機器人的應用范圍，比如，安裝了力矩傳感器的機器人可以完成如裝配、材料剔除，以及外形修正、拋光等工作。
 

　　傳統機器人在組裝汽車發動機的精密零部件時，由于缺乏對用力大小的反饋，沒有辦法做到有的放矢，也無從判斷零件組裝的緊密度。而KUKA LBRiiwa機器人的機身裝配有七個力矩傳感器，使得其能夠精確感知外部所施加力量的大小。因此，LBRiiwa主要應用于汽車發動機零部件組裝等精細化的生產環節。
 

　　配有力傳感器和夾爪的UR機器人，可以在通過觸碰調整進行精準定位后，使用與人類手指相似的力度成功實現CPU、DIMM/內存條及其它復雜零件的柔性裝配。物料位置一般都會存在一定程度公差，而UR機器人的精準力控方案甚至在物料存在大于±0.5mm安裝公差時都可成功組裝而無須視覺等定位輔助。
 

　　通常，力矩傳感器有兩種不同的選項設置：一種是覆蓋在機器人手臂上的“電子皮膚”，另一種是遠程或夾具安裝傳感器。
 

　　“電子皮膚”覆蓋在機器人的機械手臂上，借助傳感器收集的信息，機器人可以利用“觸覺”來識別周圍的情況，找出最佳的行進路線并控制移動方向，從而靈活避開前進中遇到的各種障礙。包裹著“皮膚”的機械臂十分靈活，還可以控制觸碰物體時的力度。依靠這種“電子皮膚”，機器人不僅能感知到物體的地點和方位，還能獲得物體的硬度和強度等信息。
 

　　在拖動示教功能中，大部分協作機器人都是通過使用內置FT傳感器來實現手動引導的，只要一個FT傳感器，就可以通過設定機器人的起點和終點，以及中間的線性軌跡，完成機器人的示教，傳統的工業機器人并沒有內置這種類型的傳感器。
 

　　雖然電流反饋和力矩傳感器都可以實現機器人的碰撞急停和示教等功能，但是力矩傳感器更加精確，價格也更貴。
 

　　值得一提的是，因為傳感器價格較高，如果在機器人的每個關節處都安裝傳感器，將導致成本過高，因此，有些企業也想出了成本較低的方案，即末端用力傳感器檢測作業中的外力作用，關節處用電流來估測外力作用以實現碰撞檢測和任一關節的拖動示教。
 

　　需要注意的是，機器人中安裝力矩傳感器，還有一個致命的缺陷，即剛度大大降低。因為力矩傳感器測量力矩的基本原理是內外圈之間的形變(類似于彈簧)。當系統中裝有力矩傳感器后，傳動鏈上會有明顯的變形，系統的剛度相比于沒有力矩傳感器的機器人，會下降很多。
 

　　而在一些傳統機器人的應用領域，比如機床行業，對于機器人的剛度要求比較大，當剛度過低時，不光是控制精度下降，系統也容易不穩定。
 

　　(原標題：感知智能制造脈搏 傳感器在工業機器人領域熱度持續升溫)