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作者:TE Connectivity机器人与运动战略与业务发展高级经理Daniel Pintar
随着企业继续追求提高效率和盈利能力，机器人、先进自动化和控制系统的使用变得越来越普遍。
总体而言，世界各地工厂对工业机器人的使用正在以很高的速度加速:根据该组织的数据，每1万名员工中就有126台机器人，这是全球制造业机器人密度的新平均值，几乎是五年前的两倍2021世界机器人报告来自国际机器人联合会(IFR)。
在早期采用机器人技术的国家，这一比例要高得多。根据《世界机器人报告》，韩国每1万名员工中安装了932台机器人，新加坡为605台，日本为390台。德国排名第四，为371名，其次是瑞典(289名)、香港(275名)和美国(255名)。
随着全球机器人密度的飙升，协作机器人(或cobots)是将机器人解决方案引入中小型企业的一个简单切入点。协同机器人通常比重型工业机器人更轻、更简单、更灵活，与人类一起在生产或装配线上使用。
与几乎没有人类互动的独立自动化设备不同，协同机器人的设计目的是与工人互动并协助他们。协同机器人协助产品组装，帮助视觉零件检查，并执行诸如物料搬运、机器照料、组装、焊接和抛光等任务。然而，从历史上看，工人有安全问题。因此，cobot/人类的互动是有限的。
Cobots提供灵活性
如今，协同机器人为工厂提供了更大的灵活性。为了安全起见，人们不再需要保护性的笼子，协同机器人已经被开发出来，可以与人类无缝合作。现在，它们可以一起完成几年前人类和机器人都不能单独完成的任务。由于生产率的提高和劳动力成本的降低，这种灵活性有助于提高投资回报率(ROI)。
协同机器人还可以处理复杂或令人不快的任务，这些任务人类要么无法完成，要么在极端条件下无法完成。例如，协同机器人有能力在化学品、制药或医疗设备的应用中执行最高精度。为了改善健康和安全，协同机器人甚至可以在危险的、过于炎热或寒冷或潮湿的环境中操作，这些环境对人类工人来说不愉快。
扭矩传感器的安全发展
随着我们进一步开发和扩大对协同机器人的安全要求，我们也在整合这些技术，以帮助监控和控制协同机器人。来自TE Connectivity (TE)的一个例子是扭矩传感器它可以监控协同机器人上各种旋转枢轴点的机械扭矩。我们的扭矩传感器是基于集成的负载传感器，可以将机械扭矩转换为与施加的扭矩成比例的数字输出信号。
当在协同机器人中使用扭矩传感器时，它们可以检测到扭矩水平足够高的情况，该扭矩水平可能会对人类或共同工作的协同机器人造成潜在伤害。
安全力矩传感器通常集成在协同机器人的关节单元中。关节单元是一个完整的系统，通常包括一个或多个角度传感器，以及电机和齿轮箱。关节单元驱动机器人各臂的运动，而扭矩传感器用于感知电机和齿轮箱内的扭矩。控制电路利用该扭矩水平来关闭关节，以防止对手臂本身造成伤害，或者如果协同使用，对相应的工作人员造成伤害。
我们现在看到，行业正在从在机器人中使用功率限制系统转向使用更有益的扭矩传感器，这允许更快的响应时间和提高精度。扭矩传感器使机器人系统更加安全可靠，同时提高了工人的安全性。
TE安全扭矩传感器的设计可以提供准确的扭矩数据，同时显著降低交叉载荷误差(轴向载荷、径向载荷和倾斜力矩)，并可以作为齿轮箱中的密封壁。为了符合ISO13849 Category 4 PL e的功能安全要求，该设计基于双通道系统，并包括其他功能，以检测任何安全相关的故障。
以下是TE的安全扭矩传感器在cobot应用中提高性能的五种方式:
- 高功能安全:设计满足功能安全要求高达ISO13849 Category 4 PL e，由于两个电隔离通道，没有共同原因的故障。
- 低对交叉载荷的敏感性:对于安装在谐波传动齿轮箱上的传感器进行了优化设计，以减少轴向、径向负载和倾斜力矩敏感性，提高了精度。
- 可定制的机械接口:低轮廓传感器，整体高度低于20mm，在尺寸和传感范围上易于适应，满足客户的应用需求。
- 数字我2C电气接口:标准的电气接口是一个I2C串行数字接口，400khz通信速率，便于集成。
- Microfused技术:微熔技术显著降低了传统测压元件设计中使用的老化敏感有机环氧树脂，从而提供了长期的跨度和零稳定性。
TE的安全扭矩传感器在提高协同机器人的安全性和可靠性方面处于领先地位，这些机器人继续推动工业4.0的发展。
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