本文敘述如何運用機器視覺當中的力覺感測器，加以完善機械自動化的應用層面，並且舉出實例說明，讓智慧製造更向前邁一大步。
力覺感測器，它完成了機械自動化在產(chǎn)業(yè)應用上的最後一哩路。
以往傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)自動化常使用視覺應用，當然也包含近年來才陸續(xù)加入的3D視覺。但離完全無人化還缺少了一個重要的因素—機器力覺。力覺感應器更像是人類觸覺的延伸應用，是最直接的力量反饋機制。除了感受力量之外，還能將其機械優(yōu)勢加以利用，解決傳統(tǒng)機械力的單一出力問題，配合力量控制功能以及機器人手部動作可以應用的層面廣泛，例如必須依賴大量人力的傳統(tǒng)組裝製程，在現(xiàn)代人力資源難以滿足的狀況下，產(chǎn)業(yè)轉型的方針勢在必行。
Epson Force Sensor
Epson起源於SEKIO精工錶，大家都曉得石英錶內(nèi)有一個不可或缺的材料—石英，鐘錶利用這個材料的高穩(wěn)定及高靈敏特性來達到精確的計時效果。而Epson運用獨家的石英壓電技術來研發(fā)力覺感應器，並且利用石英材料的高靈敏特性讓Epson力覺感測器解析度最小可達到0.1 N。
適用的製程類別，包括精密零件/連結器組裝、Dip件插件、FPC/FFC組裝、精密螺絲鎖附、研磨、拋光等需要大量仰賴人體感知的製程。
Force Sensor有六個方向的力控制。以工具座標為基準，分別為X、Y、Z軸向及X、Y、Z的旋轉軸向。
Force Sensor功能
●觸碰
Force Sensor執(zhí)行力控制模式，可以鎖定單一軸或多軸向的力回饋偵測進而達成效果。當達到設定力量時手臂將停止，而碰觸常應用在工件水平高度不一的製程中，利用力覺感應器的回饋機制，能夠讓機器人知曉動作中物體與機器人的位置關係，配合加壓、探測或其他功能完成想要達成的製程結果。
●對齊
對齊功能常用在Force Sensor執(zhí)行精密插件應用，透過力覺控制可針對X、Y、Z旋轉軸向做Align補償?shù)膭幼鳎攤蓽y到扭力為零時，手臂將停止轉動，降低Align時工件受力變形的風險。
●探測
探測，在精密組裝製程中是一個非常實用的功能。設定單一軸向(通常為Z軸)的力控制參數(shù)，透過設定機器人建立一個規(guī)律且逐漸縮小的Arc移動範圍。手臂將維持這個設定的力量運行，移動的同時執(zhí)行力偵測，當移動過程中力回饋為零時停止運轉。
●追蹤
追蹤這個功能可以讓工業(yè)機器人發(fā)揮如同協(xié)作型手臂一般拖曳教點；也可以應用在任何不規(guī)則路徑的移動。讓使用者調(diào)校機器人位置設定時更加簡單，僅需要設定力控制條件且Target Force為0，運行時機器人會跟隨受力的方向移動，直到偵測的力量為零時停止運行而達到跟隨(追蹤)效果！
●加壓
加壓功能，顧名思義就是針對工件施加壓力，加壓的方向能依照實際操作設定而Epson force sensor的工作力範圍為0.1N~ 250N。可以設定加壓力條件，運行後機器人會依照設定的力條件運作，在未達到設定的力量前將持續(xù)加壓作業(yè)。
自動化方案—柔性組裝應用
A.力覺感應器：力覺感測器可以給予機械手臂接近人體觸覺的感受。當機械手臂上的夾持物受力時，透過力覺感應器回饋力道給機械手臂，讓機械手臂可以根據(jù)這個回饋力道的大小與方向來做出下一個相對應動作。
B.柔性組裝產(chǎn)品案例：以組裝LCD Module與PCB對應Pin為例說明，標準做法會需要利用工業(yè)相機透過影像運算來確定目標LCD的位置，取件後再次透過相機進行二次定位來確定針腳位置，進而完成整個插件流程。而在這中間主要透過力覺感測器的探測、跟隨、加壓等功能完成整個流程。
C.流程動作說明
D.組裝調(diào)機要點說明
狀況一、LCD Module無法插到底
解決方式：
*判斷當前插件力量設定是否大於插件摩擦力量。
*設定工作平面Plane。利用RC+內(nèi)建GetRobotInsidePlane參數(shù)控制插件深度，維持一定的插件品質(zhì)。
狀況二、LCD Module針腳歪斜與對位問題
解決方式：
*插件前偵測Z軸力回饋。
*分兩個模式處理：
--模式A：當Z軸力回饋大於等於設定的力量時，使用力覺感測器的跟隨功能Release x、y軸方向，同時維持Z軸力量加壓往插件位置移動。
? 模式B：當Z軸力回饋小於設定力量，則針腳歪斜。不插件。
結論
力覺感應器完善了機械自動化的應用層面，讓智慧製造更向前邁一大步。Epson的產(chǎn)品優(yōu)勢在於「省」、「小」、「精」。Epson力覺感應器內(nèi)部使用石英壓電設計，讓感應器解析度達到0.1N，更利用這項特點常應用到精密組裝製程中。
自動化產(chǎn)線的評估可以透過力覺感應器的規(guī)劃來取代現(xiàn)階段需要大量仰賴人體力感知的製程，更能落實無人化工廠的推動！
（本文作者林隆發(fā)為茂綸公司技術工程副理）
