裝配機器人在作業(yè)過(guò)程中需要與周?chē)�環(huán)境接觸，在接觸的過(guò)程中往往存在力和速度的不連續問(wèn)題。腕力傳感器安裝在機器人手臂和末端執行器之間，更接近力的作用點(diǎn)，受其他附加因素的影響較小，可以準確地檢測末端執行器所受外力/力矩的大小和方向，為機器人提供力感信息，有效地擴展了機器人的作業(yè)能力。

在裝配機器人中除使用應變片6維筒式腕力傳感器和十字梁腕力傳感器外，還大量使用 柔順腕力傳感器。柔性手腕能在機器人的末端操作器與環(huán)境接觸時(shí)產(chǎn)生變形，并且能夠吸收 機器人的定位誤差。機器人柔性腕力傳感器將柔性手腕與腕力傳感器有機地結合在一起，不 但可以為機器人提供力/力矩信息，而且本身又是柔順機構，可以產(chǎn)生被動(dòng)柔順，吸收機器' 人產(chǎn)生的定位誤差，保護機器人、末端操作器和作業(yè)對象，提高機器人的作業(yè)能力。

柔性腕力傳感器一般由固定體、移動(dòng)體和連接二者的彈性體組成。固定體和機器人的手 腕連接，移動(dòng)體和末端執行器相連接，彈性體采用矩形截面的彈簧，其柔順功能就是由能產(chǎn) 生彈性變形的彈簧完成。柔性腕力傳感器利用測量彈性體在力/力矩的作用下產(chǎn)生的變形量 來(lái)計算力/力矩。

柔性腕力傳感器的工作原理如圖6-24所示，柔性腕力傳感器的內環(huán)相對于外環(huán)的位置 和姿態(tài)的測量采用非接觸式測量。傳感元件由6個(gè)均布在內環(huán)上的紅外發(fā)光二極管 (LED) 和6個(gè)均布在外環(huán)上的線(xiàn)型位置敏感元件 (PSD) 構成。PSD 通過(guò)輸出模擬電流信號來(lái)反映 照射在其敏感面上光點(diǎn)的位置，具有分辨率高、信號檢測電路簡(jiǎn)單、響應速度快等優(yōu)點(diǎn)。

為了保證LED 發(fā)出的紅外光形成一個(gè)光平面，在每一個(gè)LED 的前方安裝了一個(gè)狹縫， 狹縫按照垂直和水平方式間隔放置，與之對應的線(xiàn)型 PSD 則按照與狹縫相垂直的方式放置。 6 個(gè)LED 所發(fā)出的紅外光通過(guò)其前端的狹縫形成6個(gè)光平面O;(i=1,2,…,6), 與 6 個(gè) 相 應的線(xiàn)型 PSD L;(i=1,2,…,6) 形成6個(gè)交點(diǎn)。當內環(huán)相對于外環(huán)移動(dòng)時(shí)，6個(gè)交點(diǎn)在 PSD 上的位置發(fā)生變化，引起PSD 的輸出變化。根據PSD 輸出信號的變化，可以求得內環(huán) 相對于外環(huán)的位置和姿態(tài)。內環(huán)的運動(dòng)將引起連接彈簧的相應變形，考慮到彈簧的作用力與 形變的線(xiàn)性關(guān)系，可以通過(guò)內環(huán)相對于外環(huán)的位置和姿態(tài)關(guān)系解算出內環(huán)上所受到的力和力 矩的大小，從而完成柔性腕力傳感器的位姿和力/力矩的同時(shí)測量。