作者：Daniel Pintar，TE Connectivity機器人和運動部門戰略和業務發展高級經理

隨著企業對提高效率和盈利能力的不斷追求，機器人技術、先進的自動化和控制系統的使用正變得越來越普遍。

總體而言，工業機器人在世界各地的工廠中的使用正在高速發展。根據國際機器人聯合會（IFR）發布的《2021年世界機器人報告》，每萬名員工擁有126臺機器人是全球制造業機器人密度的新平均值--比五年前幾乎翻了一番。

在那些早期采用機器人技術的國家，這一比率要高得多。根據《世界機器人報告》，大韓民國每10,000名員工安裝了932個機器人，而新加坡擁有605個，日本擁有390個。德國排名第四，比率為371，其次是瑞典，為289，香港為275，美國為255。

隨著全球機器人密度的飆升，協作機器人（或稱cobot）是將機器人解決方案引入中小型公司的一個簡單切入點。與重型工業機器人相比，協作機器人通常更輕、更簡單、更機動，并在生產或裝配線上與人類一起使用。

與幾乎沒有人際互動的獨立自動化設備不同，機器人的設計是為了與工人互動并協助他們。機器人協助產品組裝，幫助進行視覺零件檢查，并執行材料處理、機器維護、組裝、焊接和拋光等任務。然而，從歷史上看，工人們存在著安全問題。因此，cobot與人的互動是有限的。

機器人提供靈活性

今天，機器人在工廠車間提供了更大的靈活性。為了安全起見，不再需要保護性的籠子，而且機器人已經發展到可以與人無縫協作。現在，它們可以共同完成幾年前人類和機器人都無法獨立完成的任務。這種靈活性有助于提高投資回報率（ROI），因為生產力的提高和勞動力成本的降低。

機器人還可以處理人類無法完成或在極端條件下無法完成的復雜或不愉快的任務。例如，在化學品、藥品或醫療設備的應用中，cobot有能力以最大的精度執行。為了改善健康和安全，機器人甚至可以在危險、過熱或過冷或潮濕的環境中操作，這些環境被認為是人類工人不喜歡的。

安全性隨著扭矩傳感器的發展而發展

隨著我們進一步發展和擴大對機器人的安全要求，我們也在整合技術以幫助監測和控制機器人。TE Connectivity（TE）在這方面的一個例子是扭矩傳感器，它可以監測機器人上各種旋轉支點的機械扭矩。我們的扭矩傳感器基于一個集成的稱重傳感器，可以將機械扭矩轉化為與施加的扭矩成比例的數字輸出信號。

當扭矩傳感器用于機器人時，它們可以檢測到扭矩水平高到可能會傷害人類或損壞一起工作的機器人的情況。

安全扭矩傳感器通常被集成到機器人的關節單元中。聯合單元是一個完整的系統，通常包括一個或多個角度傳感器，以及一個電機和齒輪箱。關節單元驅動機器人每個手臂的運動，而扭矩傳感器用于感知電機和齒輪箱內的扭矩。扭矩水平被控制電路用來關閉關節，以防止對手臂本身造成傷害，或者，如果是協作使用，則是對相應的工人造成傷害。

我們現在看到，工業界正在從機器人中使用功率限制系統轉向使用更有利的扭矩傳感器，這使得反應時間更快，精度更高。扭矩傳感器可使機器人系統更安全、更可靠，并提高工人的安全性。

TE安全扭矩傳感器的設計是為了提供準確的扭矩數據，同時大大減少交叉負載誤差（軸向負載、徑向負載和傾斜力矩），并可作為齒輪箱中的密封墻。為了符合高達ISO13849第4類PL e的功能安全要求，該設計以雙通道系統為基礎，并包括其他功能，以檢測任何與安全有關的故障。

以下是TE的安全扭矩傳感器在機器人應用中提高性能的五種方式：

高功能安全：由于有兩個電氣隔離通道，沒有共同原因的故障，因此設計上符合ISO13849第4類PL e的功能安全要求。

對交叉負載的敏感性低：對于裝配在諧波驅動齒輪箱上的傳感器設計進行了優化，以減少軸向、徑向負載和傾覆力矩的敏感性，提供更高的精度。

可定制的機械接口：低矮的傳感器，整體高度低于20mm，在尺寸和傳感范圍方面容易適應，以滿足客戶的應用要求。

數字I2C電氣接口：標準的電氣接口是I2C串行數字接口，通信速率為400kHz，便于集成。

微熔技術：微熔技術大大減少了傳統稱重傳感器設計中使用的對年齡敏感的有機環氧樹脂，從而提供長期的跨度和零點穩定性。

TE的安全扭矩傳感器正在引領提高機器人的安全性和可靠性，因為這些機器將繼續推動工業4.0的發展。