ロボット工学の分野では、正確な制御と環境との相互作用を実現するために、正確で信頼性の高い力の測定が不可欠です。 力センサーは、荷重センサーまたは力トランスデューサーとも呼ばれ、ロボットが外力を感知して適切に反応できるようにする上で重要な役割を果たします。このブログ投稿では、ロボット工学における力センサーの応用を検討し、ロボット システムの機能と安全性を強化する上での力センサーの重要性について説明します。

1. 操作における力のセンシング:

ロードセルは、ロボットが物体と繊細に対話する必要があるロボット操作タスクで広く使用されています。力センサーをロボットのグリッパーまたはエンドエフェクターに統合することにより、ロボットは、つかみ、持ち上げ、および操作のタスク中に適切な量の力を加えることができます。これにより、正確な制御が可能になり、物体に損傷を与えたり、安全上の問題を引き起こしたりする可能性のある過剰な力が防止されます。

2. 強制フィードバックとコンプライアンス:

力センサーを使用すると、ロボットが力のフィードバックを提供できるようになり、物体や表面に加えられる力のレベルを認識できるようになります。このフィードバックにより、ロボットは動作を調整してさまざまな状況に対応したり、望ましいレベルのコンプライアンスを達成したりできます。たとえば、力センサーを協働ロボット (協働ロボット) で使用すると、人間の接触を検出し、加えられた力に基づいてロボットの動きを適応させることで安全な相互作用を確保できます。

3. 接触検知と物体認識:

ロボットの手足や指に組み込まれた力センサーは接触力を検出できるため、ロボットが物体を検出して認識できるようになります。接触中の力の分布と大きさを分析することで、ロボットは物体の特徴を特定し、それに応じて操作戦略を適応させることができます。この機能は、オブジェクトの分類、組み立て、触覚探索などのアプリケーションで特に価値があります。

4. 把握力制御:

力センサーは把持力の制御において重要な役割を果たし、ロボットが最適かつ安定した把持を実現できるようにします。ロボットは、把握中に物体にかかる力を継続的に監視することで、滑りや過剰な力を防ぐためにグリップを調整できます。これにより、特に繊細な物体や不規則な形状の物体を扱う場合に、把握作業の効率と成功率が向上します。[31]

5. 強制ベースのコンプライアンス制御:

力センサーにより、ロボットはさまざまなタスクで適応制御とコンプライアンスを実現できます。ロボットに作用する外力を測定することで、ロボットの動作と剛性をアクティブに調整し、環境と正確に相互作用することができます。この機能は、準拠したアセンブリ、力に敏感な操作、および人間との密接な物理的相互作用を必要とするタスクなどのアプリケーションで非常に価値があります。

力センサーはロボット工学の分野では不可欠なコンポーネントであり、ロボットが外部の力を認識して応答し、制御と相互作用を強化できるようにします。操作や把握の力の制御から接触感知やコンプライアンスに至るまで、力センサーはロボット システムの安全性、精度、多用途性に貢献します。ロボット工学が進歩し続けるにつれて、力センサーの応用は、ロボットの機能を拡張し、さまざまな産業へのロボットの導入を促進する上でますます重要な役割を果たすことになるでしょう。[39]