EN
Trong các lĩnh vực đánh bóng bằng robot, lắp ráp chính xác và thử nghiệm cơ học trong nghiên cứu khoa học, cảm biến lực sáu trục có thể đồng thời thu thập dữ liệu về ba lực theo hướng (Fx, Fy, Fz) và ba mô-men xoắn theo hướng (Mx, My, Mz). Nhiều người dùng thường chỉ chú ý đến dải lực theo trục mà bỏ qua việc khớp mô-men xoắn khi chọn loại cảm biến, dẫn đến cảm biến bị quá tải và hư hỏng nhanh chóng hoặc độ nhạy phát hiện không đủ do dải đo quá lớn. Việc khớp hợp lý giữa dải lực và dải mô-men xoắn là chìa khóa để khai thác hiệu quả cảm biến lực đa chiều.
Trước hết, cần xác định rõ các điều kiện ứng suất thực tế của thiết bị và phân biệt giữa ứng suất tĩnh và tải va đập động. Trong nhiều điều kiện làm việc, lực dọc trục không lớn, nhưng điểm đặt lực lại nằm xa mặt phẳng lắp đặt của cảm biến, dẫn đến mô-men lật rất lớn. Ngay cả khi lực dọc trục không vượt quá giá trị định mức, mô-men lật vẫn có thể vượt quá dải mô-men xoắn cho phép, gây hư hại trực tiếp cho phần tử đàn hồi — đây cũng là một nguyên nhân phổ biến khiến cảm biến đa chiều bị hỏng. Khi chọn mẫu, thông số kỹ thuật không thể chỉ dựa đơn thuần vào lực kéo và nén dọc trục; phải tính toán cả mô-men lật phát sinh trong điều kiện làm việc thực tế. Thứ hai, dải lực và dải mô-men xoắn không nhất thiết tuân theo một tỷ lệ cố định. Trên thị trường hiện có nhiều loại cảm biến lực đa chiều được sản xuất theo yêu cầu phi tiêu chuẩn, cho phép đạt dải lực lớn kèm dải mô-men xoắn nhỏ hoặc ngược lại — dải lực nhỏ kèm dải mô-men xoắn lớn. Ví dụ, trong thao tác mài tinh bằng robot, lực tiếp xúc rất nhỏ nhưng độ dài cần nối (cantilever) lại lớn, dễ phát sinh mô-men lật lớn; do đó, nên chọn cấu hình có dải lực nhỏ và dải mô-men xoắn lớn. Ngược lại, trong điều kiện thử nghiệm ép lắp (press-fitting), lực nén dọc trục lớn trong khi mô-men lật nhỏ, nên ưu tiên phương án có dải lực lớn và dải mô-men xoắn nhỏ.
Đồng thời, cần dự trữ một khoảng an toàn. Đề xuất dự trữ hệ số an toàn bằng 1,22 lần tải trọng tính toán lý thuyết nhằm ngăn ngừa quá tải tức thời do tác động động lực; không nên chọn tùy tiện dải đo quá lớn. Nếu dải đo quá rộng, tín hiệu lực yếu sẽ dễ bị nhiễu lấn át, làm giảm độ chính xác đo và mất đi hiệu quả điều khiển lực tinh vi.
Ngoài ra, cấu trúc lắp đặt sẽ ảnh hưởng gián tiếp đến trạng thái ứng suất thực tế. Đồ gá không hợp lý và mặt bích nối quá dài sẽ khuếch đại mô-men lật. Khi xác định dải đo, chúng ta cũng cần tối ưu hóa đồng thời phương án lắp đặt cơ khí nhằm giảm thiểu sự can thiệp của mô-men xoắn phụ.
Nói một cách ngắn gọn, việc lựa chọn cảm biến lực sáu trục không đơn thuần là chọn chỉ số lực tối đa. Chỉ khi phân tích đầy đủ điều kiện làm việc thực tế tại hiện trường, tính toán mô-men lật, lựa chọn phù hợp giữa dải đo lực và mô-men, đồng thời cân nhắc đến hệ số an toàn và độ nhạy phát hiện, thì cảm biến lực đa chiều mới có thể phát huy tối đa hiệu năng và phục vụ các tình huống thử nghiệm khác nhau như điều khiển thủ công robot, thử nghiệm tự động và hiệu chuẩn nghiên cứu khoa học.
Cảm biến lực sáu trục có khả năng phát hiện đồng thời lực ba chiều XYZ và mô-men ba chiều, đây là thiết bị cảm biến cốt lõi trong lĩnh vực tự động hóa thông minh và phát hiện chính xác.
Các kịch bản ứng dụng chính:
Thao tác điều khiển thủ công robot cộng tác, mài và đánh bóng linh hoạt bằng robot, lắp ráp tự động các bộ phận chính xác, phát hiện trực tuyến quá trình ép lắp công nghiệp, dạy robot bằng cách kéo, nắm bắt thích ứng chống va chạm của robot, thử nghiệm cơ học các bộ phận ô tô, thử tải cấu trúc hàng không – vũ trụ, đo lực của robot y tế, giám sát lực thiết bị phục hồi chức năng, thí nghiệm nghiên cứu cơ học tại các trường cao đẳng và đại học, cũng như kiểm tra hiệu chuẩn hiệu suất vật liệu mới.
