6轴F/T传感器赋能垂直农场，实现机器人自动化的成功案例
- yjpark89
- 1月14日
- 讀畢需時 5 分鐘
如今，协作机器人正迅速拓展其应用领域，已广泛应用于制造业、服务业，以及垂直农场等农业场景。尤其是在劳动力短缺日益严峻的一次产业和制造现场，机器人自动化的导入正在持续加速，与机器人协同使用的传感器、末端执行器等核心部件的需求也随之不断增长。
其中，F/T传感器通常安装于机器人的手腕或末端位置，可实现重量检测、精准力控、物体操控及碰撞感知等功能，帮助机器人在作业过程中兼顾安全性与高精度。
本案例将重点介绍在农业自动化环境中F/T传感器所发挥的关键作用，并分享 AIDIN ROBOTICS 的传感器成功应用于实际垂直农场系统的真实案例。
F/T传感器在农业自动化中的核心作用
近年来，随着自动化与数字化生产系统在农业领域的加速普及，农业正朝着以垂直农场（Vertical Farm）为代表、通过高度环境控制提升作物产量与品质的方向快速发展。与此同时，利用农业机器人、无人机等先进设备进行作物种植与采收，以及提升机械设备运行效率的尝试也日益活跃。
在这样的农业自动化环境中，6轴F/T传感器在实现机器人及自动化设备的精准控制与稳定作业方面，发挥着至关重要的作用。
1. 基于机器人的作物管理
精准播种与产量提升: 通过搭载六轴力/扭矩传感器，对播种深度与间距进行精密控制，有效提升作物生长一致性与整体生产效率。
2. 作物感知与力控技术
视觉引导的力控制： 将视觉传感器(Active Perception)与F/T传感器相结合，根据目标位置与形态实时调整施力，实现更智能、更柔性的作业控制。
3. 精准采收与操作效率提升
作物采收作业： 在机器人夹爪上安装F/T传感器，实时监测采摘水果或蔬菜时施加的力与扭矩，防止因过度用力导致作物损伤。
最优采收条件探索： 通过F/T传感器识别在特定旋转角度下力与扭矩最小化的作业点，为降低作物损伤、制定最优采收策略提供数据依据。
什么是AIDIN ROBOTICS的F/T传感器？
基于前述现场应用需求，AIDIN ROBOTICS提供可同时测量力与旋转力的 6轴F/T传感器（Fx、Fy、Fz、Tx、Ty、Tz），适用于各类机器人与自动化设备。
在常见的两种机器人力传感技术——应变片（Strain Gauge）方式与电容式（Capacitance）方式中，AIDIN 选择了电容式方案。相比传统应变片方式，该技术在灵敏度、耐久性与系统稳定性等方面具备显著优势，具体包括：
高灵敏度与高精度: 通过感知电容量的微小变化，可在机器人运行过程中同时、精准地测量多轴方向上的力与扭矩，在传感能力与测量精度方面表现尤为出色。
卓越的耐久性与长期稳定性: 不同于应变片传感器在长期使用中因机械疲劳导致灵敏度下降，电容式传感器能够长期保持稳定性能，波动小、可靠性高。
优异的环境适应性: 内置温度补偿功能，即使在多变的作业环境和温度条件下，也能维持高精度测量性能。
高度小型化设计: 结构简洁，可实现超小型设计，占用安装空间小，有效提升机器人的自由度与系统集成灵活性。
出色的成本竞争力与量产能力: 由于结构简单，仅需部件装配即可完成传感器制造，易于规模化生产，整体成本更具优势。
无需额外放大设备: 与需要外接放大器以实现高精度测量的应变片方式不同，电容式传感器可在无需额外放大设备的情况下直接运行，系统构成更加简洁。
AIDIN ROBOTICS 6轴F/T传感器现场应用案例
那么，AIDIN ROBOTICS的6轴F/T传感器在实际应用现场是如何被使用的？又为垂直农场及农业自动化系统的构建带来了哪些价值？
本案例将详细介绍 AIDIN ROBOTICS F/T传感器的导入过程，以及其在实际农业自动化系统中所创造的应用成果。
⎮客户简介
该客户是一家基于协作机器人开发并提供垂直农场自动化系统的韩国企业。公司内部研发人员基于以往使用其他品牌传感器的经验，主动提出引入 AIDIN Robotics 的力/扭矩传感器方案，最终促成了本次产品导入。
⎮导入产品
为执行基于协作机器人的农业自动化相关项目，客户选用了 AIDIN ROBOTICS 的 6轴F/T传感器 AFT200。传感器通过 CAN 通信 与基于 LattePanda Sigma 的上位控制器进行联动，并使用 CAN to USB 接口实现数据收发。系统运行环境基于 Linux Ubuntu 与 ROS，由客户团队使用 C++ 自主开发控制程序完成整体系统构建。
⎮导入背景与选择原因
客户在作物移栽与采收等环节中广泛使用农业机器人与协作机器人。在研究农业自动化系统构建及协作机器人控制技术的过程中，逐渐意识到F/T传感器在精密作业中的必要性。综合对比多家产品后，客户认为 AIDIN ROBOBTICS 传感器在性能与价格竞争力方面具备明显优势，最终决定引入 AIDIN 产品。
⎮应用方式与实施成果
客户在 Universal Robots 协作机器人系列中的 UR10 机械臂及其末端执行器上，安装了 AIDIN ROBOTICS 的 6轴F/T传感器（AFT200），成功实现了协作机器人的力控功能，为农业自动化作业提供了更高的稳定性与精度。
⎮客户评价
客户首先提到，传感器体积小、重量轻，可轻松安装在机器人手臂关节位置，系统集成十分便捷。同时，传感器的测量范围略高于一般机器人末端的额定负载，使其在实际应用中具备充足余量，运行更加稳定可靠。此外，**高速采样率（Sampling Rate）**使其非常适合精密控制与复杂算法开发；多样化的通信接口支持也为系统架构设计提供了更高的灵活性，获得了客户的高度评价。
导入 AIDIN ROBOTICS 6轴F/T传感器后的成效
通过引入 AIDIN ROBOTICS 的6轴F/T传感器，该客户成功实现了目标F/T信号的精准感知，并对机器人机械臂的运动控制进行了稳定、高可靠性的运行控制。同时，在垂直农场的协作机器人系统中应用力/扭矩传感器，对作物的种植与采收过程引入了精细化的力控制，从而同时达成了以下两大目标：
提升自动化系统整体完成度与稳定性
显著改善农作物处理品质
AIDIN ROBOTICS的6轴F/T传感器不仅适用于制造现场，同样能够在垂直农场等农业场景中，精准测量并控制机器人在操作物体时所需的力与扭矩，有效防止作物表面损伤，保障作业一致性与品质稳定性，因而在多个产业领域中得到广泛应用。
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