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选择一个机器人防碰撞传感器  
 
 
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防碰撞传感器应用表 (微软的 Excel)

如何选择碰撞传感器型号

一个成功的应用,要选择尺寸合适的碰撞传感器。选碰撞传感器的时候要考虑工件重量,机器人运动造成的惯性载荷,工件在工作过程中产生的载荷。一旦这些都计算好了,就可以确定传感器型号了,同时也可以确定跳变点的设定压力 。跳变点设定的压力最好是可调的。例如,计算的设定压力是50psi,调压范围应该是25-75psi。

选择过程如下:

1.计算出来的实际负载

通过图1,能够将力转换成末端执行工具施加到碰撞传感器上的合力矩,转矩,以及轴向负载。利用图1的曲线和下面的公式来计算最差情况下的负载。所有三个量-轴向负载,转矩和剪切力矩-都应该考虑其动态的,静态的,以及合力的作用情况。

 Protector Loading Diagram

说明:
不是所有的分作用力(静态的,动态的,和工作的)在机器人作业的整个过程中都会出现。结果就是,轴向,转矩,剪切力矩最差的情况会在机器人程序的不同时间段出现。



公式:  
轴向负载(F)  = F2
转矩(T)  = F3*D3
力矩(M)  = √( (F1*D1)2 + (F2*D2)2 )

(F1,F2,F3为各自动态,静态和分作用力的合力;计算跳变压力时必须考虑。)


a. 静态力: 机器人手臂静止时,工具重量施加的载荷。这包含连接到传感器上所有部件的总重,沿着重力的方向作用在重心位置。

b. 动态力: 由于机器人手臂加速,会在工具重心位置增加惯性力。这个力作用方向与运动方向相反。动态力和静态力叠加,必须加以考虑来保证选择合适的碰撞传感器。

c. 工作力: 正常工作的情况下,在工具的边沿产生的作用力。如果这些力的大小和作用点已知,就可以用同样地技巧将其转换成对碰撞传感器的载荷。

2.选择碰撞传感器型号:

通过步骤1确定近似的负载后,选择动态和静态力矩和转矩都要大于计算值的碰撞传感器。


3. 获得需要设定的压力

对一个负载已知的既定型号的碰撞传感器,可以通过下面的公式计算设定压力:  

     P = PM + PT + PF

这里用PM,PT,PF分别表示剪切力矩,转矩和轴向载荷在跳变点时的期望值。用下面表格中的公式计算PM,PT和PF,这里的M,T,F指的是跳变点时的期望值。

 
表1:传感器设定压力计算
(英制单位:lb-in,psi,lb)
点击任意一个表头按这个表格的数据进行分类排序
型号力矩转矩
SR-48(M x 1.782) - 7.6(T x 1.519) - 2.3F x 0.926
SR-61(M x 0.376) - 3.3(T x 0.444) - 6.3F x 0.462
SR-81(M x 0.172) - 0.2(T x 0.168) - 0.8F x 0.233
SR-82(M x 0.172) - 0.2(T x 0.168) - 0.8F x 0.233
SR-101(M x 0.085)(T x 0.081) - 2.8F x 0.147
SR-131(M x 0.030)(T x 0.033) - 1.7F x 0.085
SR-176(M x 0.013)(T x 0.012) - 2.4F x 0.045
SR-221(M x 0.0052)(T x 0.0065) + 7.3F x 0.029

表2:传感器设定压力计算
(公制单位:N-m,Bar,N)
点击任意一个表头按这个表格的数据进行分类排序
型号力矩转矩
SR-48(M x 1.0874) - 0.5(T x 0.9267) - 0.2F x 0.01435
SR-61(M x 0.2294) - 0.2(T x 0.2708) - 0.4F x 0.00719
SR-81(M x 0.1052)(T x 0.1027) - 0.1F x 0.00361
SR-82(M x 0.1052)(T x 0.1027) - 0.1F x 0.00361
SR-101(M x 0.0517)(T x 0.0495) - 0.2F x 0.00228
SR-131(M x 0.0183)(T x 0.0199) - 0.1F x 0.00132
SR-176(M x 0.0077)(T x 0.0075) - 0.2F x 0.00070
SR-221(M x 0.0032)(T x 0.0040) + 0.5F x 0.00045


例子: SR-81承受100 lb-in的剪切力矩,50 lb-in转矩和20lbs的轴向负载,加速度为2G时,压力计算如下:

P = ((100*0.172) - 0.2) + ((50*0.168) - 0.8) + (20*0.233) + ((100*2*0.172) - 0.2) 
   = 17 + 7.6 + 4.66 + 34.2
   = 63.46

标称气压需要设定在63psi


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