六軸力扭矩傳感器極其靈敏，能夠感應(yīng)力或扭矩的最小變化。然而，在大多數(shù)機(jī)器人系統(tǒng)中，噪聲是不可避免的，并且傳感器的讀數(shù)會(huì)因噪聲干擾而損壞。噪聲破壞對(duì)于應(yīng)用程序來說是不可接受的；尤其是那些對(duì)安全至關(guān)重要的手術(shù)，例如機(jī)器人輔助手術(shù)。

      當(dāng)與機(jī)器人控制器一起在閉環(huán)中運(yùn)行時(shí)，損壞的信號(hào)是有害的。當(dāng)試圖補(bǔ)償這些高頻信號(hào)時(shí)，快速控制器通常會(huì)做出非常積極的反應(yīng)，整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)可能會(huì)變得不穩(wěn)定，可能導(dǎo)致材料損壞。

      在這里，我們將仔細(xì)研究噪聲產(chǎn)生的原因、噪聲源，以及如何減少破壞力-扭矩傳感器讀數(shù)和機(jī)器人系統(tǒng)的噪聲。

      一、傳感器信號(hào)噪聲大的原因分析

      電磁干擾 (EMI) 通常是信號(hào)中產(chǎn)生噪聲的原因。 EMI 造成的損壞很常見，并且可能有多種來源。附近的電動(dòng)機(jī)、電源或高頻通信可能是電噪聲源，可能會(huì)導(dǎo)致傳感器信號(hào)失真。

      某些應(yīng)用程序不能冒讀數(shù)或系統(tǒng)受到噪聲影響的風(fēng)險(xiǎn)。為了緩解這個(gè)問題，我們提出以下解決方案來減少噪音干擾。

      傳感器信號(hào)噪聲源：

          - 手機(jī)

          - 燈

          - 電機(jī)

          - 風(fēng)扇

          - 電腦

          - 繼電器

          - 大型機(jī)械

          - 發(fā)電機(jī)。

      二、如何減少傳感器信號(hào)噪聲的方法

      減少噪音的第一步是識(shí)別噪音源并將其與解決方案（通常是硬件或軟件修改）配對(duì)。硬件修改被認(rèn)為是一種預(yù)防措施，通常是傳感器設(shè)計(jì)和系統(tǒng)設(shè)置（布線）的一部分，而軟件修改是響應(yīng)性的并使用數(shù)字信號(hào)過濾技術(shù)。

      （1）布線

      選擇專為測(cè)量信號(hào)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的儀表電纜將有助于防止噪聲。這些電纜將通過箔屏蔽、編織屏蔽或兩者的組合進(jìn)行 EMI 屏蔽。為系統(tǒng)選擇電纜將取決于操作環(huán)境、預(yù)算、靈活性要求和電纜強(qiáng)度。

      除了 EMI 屏蔽電纜外，擁有適當(dāng)?shù)碾娎|長(zhǎng)度也可以減少系統(tǒng)中的干擾。就像天線一樣，天線越長(zhǎng)，信號(hào)就越強(qiáng)，因此消除系統(tǒng)中額外的電纜長(zhǎng)度將降低 EMI 的整體水平。

      最后，傳感器電纜在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的放置非常重要，高 EMI 發(fā)射的電纜和對(duì)噪聲敏感的電纜不應(yīng)相鄰放置。例如，電力驅(qū)動(dòng)電源線（高 EMI 發(fā)射）應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離非屏蔽 USB 電纜（EMI 敏感）。

      （2）接地

      在需要特殊電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)并能有效衰減噪聲的應(yīng)用中，正確的接地是一個(gè)重要因素。

      （3）模擬濾波器

      抗混疊和低通模擬電子濾波器可消除信號(hào)中所有會(huì)因噪聲而破壞測(cè)量結(jié)果的高頻分量。這些濾波器必須放置在靠近模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入的位置，以最大限度地發(fā)揮其效果。

      （4）過采樣和過濾器

      通過硬件（布線、接地和模擬濾波器）完全屏蔽和衰減噪聲幾乎是不可能的。因此，基于軟件的信號(hào)處理應(yīng)用程序用于模擬接近傳感器分辨率的清晰信號(hào)。

      三、Bota Systems 如何減少傳感器信號(hào)噪聲的方法

      Bota Systems力-扭矩傳感器可屏蔽噪聲源，并遵循工業(yè)環(huán)境的抗擾度標(biāo)準(zhǔn) (IEC 61000-6-2:2016)、住宅、商業(yè)和輕工業(yè)環(huán)境的排放標(biāo)準(zhǔn) (IEC 61000-6-3: 2006 + A1:2010)，我們的傳感器也不受突發(fā)和靜電放電的影響。

      傳感器的外殼充當(dāng)嵌入式電子設(shè)備的法拉第籠，電壓信號(hào)設(shè)計(jì)為差分和比率度量。這樣，共模信號(hào)就會(huì)以高共模抑制比 (CMMR) 被抑制。然后，信號(hào)通過位于 ADC 輸入之前的模擬抗混疊和低通濾波器，用于抑制信號(hào)中增加噪聲的剩余高頻分量。

      除了通過傳感器硬件降低噪聲外，我們還提供可通過軟件界面訪問的易于調(diào)節(jié)的數(shù)字濾波。

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