1. 力とモーメントの範囲を考慮する
応用シナリオにおける力とモーメントの範囲を評価する
まず、産業用ロボットの具体的な応用シナリオを詳細に分析する必要があります。たとえば、自動車製造における車体溶接シーンでは、ロボットは主に小さな接触力を加えて、溶接部分と車体表面との密着性を確保します。この接触力は通常、数十から数十の間です。大型エンジンの組み立てなどの重機組み立てシナリオでは、ロボットは数百または数千の N の力や大きなモーメントに耐え、測定する必要がある場合があります。
チップパッケージングなどの電子部品の組み立てシナリオでは、ロボットの動作中の力は通常非常に小さく、力を正確に制御して繊細な電子部品への損傷を回避するには、数ミリNから数Nの範囲のセンサーのみが必要な場合があります。 。
一定のマージンを確保する
力とモーメントの範囲を決定するときは、実際の用途で可能な最大値よりもわずかに大きい範囲を選択することをお勧めします。これは、ロボットの衝突や想定を超える荷重が加わった場合など、予期せぬ状況での過負荷によるセンサーの破損を防ぐためです。一般に、10% - 30% のマージンが適切です。たとえば、100N の相対力が予想される場合は、120 - 130N の範囲のセンサーを選択する方が安全です。
2. 精度要件
アプリケーションがどの程度の精度を必要とするかを分析する
産業用ロボットのアプリケーションが異なれば、精度に対する要件も大きく異なります。高精度の医療用手術ロボットの応用シナリオでは、精度の要件が非常に高くなります。たとえば、神経外科では、手術中に手術器具が神経組織に損傷を与えないように、6 次元力センサーの精度がミリN 以上である必要がある場合があります。
通常の物流ハンドリングロボットなど、精度要件が比較的低い一部のシナリオでは、精度要件を適切に緩和できます。この種のシナリオでは、ロボットが安定して荷物を扱えるかどうかが主な焦点であり、力やトルクの正確な測定に対する要件はそれほど高くなく、牛数台のセンサー精度で十分に満たす可能性があります。
センサーの直線性と再現性を考慮する
直線性とは、センサーの出力信号と入力された力およびトルクの間の線形関係の度合いを指します。優れた直線性により、特に正確な力制御が必要な用途において、正確な測定結果が保証されます。たとえば、電子部品の圧力試験装置では、試験結果の信頼性を確保するために、センサーの直線性偏差が小さい範囲内にあることが要求されます。
再現性とは、同じ入力条件で複数の測定を行って同じ結果を生成するセンサーの能力を指します。産業用ロボットの自動化された生産ラインでは、再現性のあるセンサーによりすべての作業の一貫性を確保できます。例えば、自動車部品の締め付けでは、各ネジの締め付けトルクが規格内であることを保証するために、センサーには良好な再現性が必要です。
3. 応答頻度
アプリケーションシナリオにおけるアクションの速度と頻度の要件を決定する
アプリケーションシナリオにおける産業用ロボットの移動速度と動作頻度を観察します。高速包装ロボットの応用シナリオでは、ロボットのアームが物品を素早く掴んで配置する必要がある場合があり、その場合、高い応答周波数を備えた 6 次元力センサーが必要となります。センサーの応答が遅すぎると、力の変化のピークを逃し、ロボットの動作を正確に制御できなくなる可能性があります。
逆に、船舶の大型部品の研削など、低速の加工シナリオでは、ロボットの動作が遅く、センサーの応答周波数の要件が比較的低くなります。この場合、応答周波数はわずかに低いものの、パフォーマンス上の利点がより優れたセンサーを選択できます。
ロボットの制御周期を合わせる
センサーの応答周波数はロボットの制御周期と一致する必要があります。一般に、ロボット制御システムが力とトルクの情報を適時に受信して処理できるように、センサーの応答周波数はロボット制御サイクルの周波数の少なくとも数倍である必要があります。たとえば、ロボットの制御周期が 10ms の場合、センサーの応答周波数は 100Hz よりも優れています。
4. 設置方法とサイズ
ロボットのエンドエフェクターの構造およびスペースの制約を考慮する
産業用ロボットのエンドエフェクター（グリッパー、吸盤、ツールなど）の構造は異なり、6 次元力センサーの設置にはさまざまな要件があります。複雑な構造を持つ一部のエンドエフェクターでは、小型で取り付けが柔軟なセンサーを選択する必要がある場合があります。たとえば、小さな電子部品を分類するためのロボットグリッパーの場合、グリッパー内のスペースが限られているため、グリッパーに簡単に統合できる、より小さいサイズのセンサーを選択する必要があります。
大型の溶接装置や重い組み立てツールなど、大型の産業用ロボットで使用される重いツールの場合、センサーの取り付けの堅さと安定性を考慮する必要があります。センサーは、大きな力やモーメントに耐えることができ、ロボットの長時間の動作中に緩まないような方法で取り付ける必要がある場合があります。
取り付けられたセンサーがロボットの通常の動作を妨げないことを確認してください
6 次元力センサーの設置後は、ロボット エンド エフェクターの機能と通常の動作に影響を与えることはありません。例えば、ロボット吸盤を使用して表面が滑らかな物体を取り扱う場合、センサーを設置しても吸盤の吸着性能が変わることはなく、また吸盤と物体の接触面を遮断することもできません。効果が影響を受けます。
5. 作業環境への適応性
アプリケーションシナリオの環境条件を評価する
産業用ロボットの使用環境は、温度、湿度、粉塵、油、電磁波障害など多岐にわたります。製鉄所の連続鋳造ロボットなどの高温冶金産業のシナリオでは、6 次元力センサーは高温環境に耐えられる必要があり、一般にセンサーが数百度の高温でも正常に動作できる必要があります。摂氏温度に達し、測定精度が大きな影響を受けないことを確認してください。
化学薬品製造作業場など、湿った液体や腐食性の液体環境では、センサーは優れた防水性と耐食性を備えている必要があり、ハウジングの材料は特殊な耐食性材料で作られており、液体の浸入を防ぐための良好なシール性能が必要になる場合があります。センサーに入り込み、電子部品を損傷する可能性があります。
電磁両立性を考慮する
産業用ロボットが大型電気機器や高周波溶接機器の近くなど、強い電磁干渉のある環境で作業する場合、6 次元力センサーは良好な電磁両立性を備えている必要があります。これは、センサーがこの電磁環境でも適切に動作でき、ロボットの制御や動作に影響を与える可能性のある電磁干渉による誤った測定信号を生成しないことを意味します。