作者：Daniel Pintar，TE Connectivity机器人和运动部门战略和业务发展高级经理

随着企业对提高效率和盈利能力的不断追求，机器人技术、先进的自动化和控制系统的使用正变得越来越普遍。

总体而言，工业机器人在世界各地的工厂中的使用正在高速发展。根据国际机器人联合会（IFR）发布的《2021年世界机器人报告》，每万名员工拥有126台机器人是全球制造业机器人密度的新平均值--比五年前几乎翻了一番。

在那些早期采用机器人技术的国家，这一比率要高得多。根据《世界机器人报告》，大韩民国每10,000名员工安装了932个机器人，而新加坡拥有605个，日本拥有390个。德国排名第四，比率为371，其次是瑞典，为289，香港为275，美国为255。

随着全球机器人密度的飙升，协作机器人（或称cobot）是将机器人解决方案引入中小型公司的一个简单切入点。与重型工业机器人相比，协作机器人通常更轻、更简单、更机动，并在生产或装配线上与人类一起使用。

与几乎没有人际互动的独立自动化设备不同，机器人的设计是为了与工人互动并协助他们。机器人协助产品组装，帮助进行视觉零件检查，并执行材料处理、机器维护、组装、焊接和抛光等任务。然而，从历史上看，工人们存在着安全问题。因此，cobot与人的互动是有限的。

机器人提供灵活性

今天，机器人在工厂车间提供了更大的灵活性。为了安全起见，不再需要保护性的笼子，而且机器人已经发展到可以与人无缝协作。现在，它们可以共同完成几年前人类和机器人都无法独立完成的任务。这种灵活性有助于提高投资回报率（ROI），因为生产力的提高和劳动力成本的降低。

机器人还可以处理人类无法完成或在极端条件下无法完成的复杂或不愉快的任务。例如，在化学品、药品或医疗设备的应用中，cobot有能力以最大的精度执行。为了改善健康和安全，机器人甚至可以在危险、过热或过冷或潮湿的环境中操作，这些环境被认为是人类工人不喜欢的。

安全性随着扭矩传感器的发展而发展

随着我们进一步发展和扩大对机器人的安全要求，我们也在整合技术以帮助监测和控制机器人。TE Connectivity（TE）在这方面的一个例子是扭矩传感器，它可以监测机器人上各种旋转支点的机械扭矩。我们的扭矩传感器基于一个集成的称重传感器，可以将机械扭矩转化为与施加的扭矩成比例的数字输出信号。

当扭矩传感器用于机器人时，它们可以检测到扭矩水平高到可能会伤害人类或损坏一起工作的机器人的情况。

安全扭矩传感器通常被集成到机器人的关节单元中。联合单元是一个完整的系统，通常包括一个或多个角度传感器，以及一个电机和齿轮箱。关节单元驱动机器人每个手臂的运动，而扭矩传感器用于感知电机和齿轮箱内的扭矩。扭矩水平被控制电路用来关闭关节，以防止对手臂本身造成伤害，或者，如果是协作使用，则是对相应的工人造成伤害。

我们现在看到，工业界正在从机器人中使用功率限制系统转向使用更有利的扭矩传感器，这使得反应时间更快，精度更高。扭矩传感器可使机器人系统更安全、更可靠，并提高工人的安全性。

TE安全扭矩传感器的设计是为了提供准确的扭矩数据，同时大大减少交叉负载误差（轴向负载、径向负载和倾斜力矩），并可作为齿轮箱中的密封墙。为了符合高达ISO13849第4类PL e的功能安全要求，该设计以双通道系统为基础，并包括其他功能，以检测任何与安全有关的故障。

以下是TE的安全扭矩传感器在机器人应用中提高性能的五种方式：

高功能安全：由于有两个电气隔离通道，没有共同原因的故障，因此设计上符合ISO13849第4类PL e的功能安全要求。

对交叉负载的敏感性低：对于装配在谐波驱动齿轮箱上的传感器设计进行了优化，以减少轴向、径向负载和倾覆力矩的敏感性，提供更高的精度。

可定制的机械接口：低矮的传感器，整体高度低于20mm，在尺寸和传感范围方面容易适应，以满足客户的应用要求。

数字I2C电气接口：标准的电气接口是I2C串行数字接口，通信速率为400kHz，便于集成。

微熔技术：微熔技术大大减少了传统称重传感器设计中使用的对年龄敏感的有机环氧树脂，从而提供长期的跨度和零点稳定性。

TE的安全扭矩传感器正在引领提高机器人的安全性和可靠性，因为这些机器将继续推动工业4.0的发展。