力傳感器非常靈敏，能夠感應(yīng)到力或扭矩的最小變化。然而，在大多數(shù)機(jī)器人系統(tǒng)中使用的六軸力矩傳感器（或其他多分力傳感器），噪聲是不可避免的，傳感器的讀數(shù)會(huì)因噪聲干擾而損壞。噪聲損壞對(duì)于應(yīng)用來說是不可接受的，尤其是那些對(duì)安全至關(guān)重要的手術(shù)，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)，并且整個(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)研究導(dǎo)致噪聲的原因、噪聲源以及如何減少因破壞多維力矩傳感器的讀數(shù)和機(jī)器人系統(tǒng)而造成的噪聲。

                            帶噪聲信號(hào)與無噪聲信號(hào)圖譜

導(dǎo)致噪音的原因

電磁干擾（EMI）通常是信號(hào)噪聲的原因。EMI造成的損壞很常見，可能來自多種來源。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)使力傳感器信號(hào)失真。某些應(yīng)用不能冒險(xiǎn)使其讀數(shù)或系統(tǒng)受到噪聲的影響。信號(hào)噪聲源有很多，比如：

? 手機(jī)

? 燈

? 電機(jī)

? 球迷

? 計(jì)算機(jī)

? 繼電器

? 大型機(jī)械

? 發(fā)電機(jī)

如何降低信號(hào)噪聲

降低噪聲的第一步是確定噪聲源并將其與解決方案配對(duì)，通常是硬件或軟件修改。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)式的，并使用數(shù)字信號(hào)濾波技術(shù)。

布線

選擇專為測(cè)量信號(hào)的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的通訊電纜將有助于防止噪聲。這些電纜將由箔屏蔽、編織屏蔽或兩者的組合進(jìn)行 EMI 屏蔽。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，具有適當(dāng)?shù)碾娎|長(zhǎng)度還可以減少系統(tǒng)中的干擾。就像天線一樣，天線越長(zhǎng)，信號(hào)越強(qiáng)，因此從系統(tǒng)中消除額外的電纜長(zhǎng)度將降低整體EMI水平。多維力傳感器電纜在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的放置非常重要，EMI發(fā)射高的電纜和對(duì)噪聲敏感的電纜不應(yīng)并排放置。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）。

接地

在需要特殊電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)并且可以有效衰減噪聲的應(yīng)用中，正確接地是一個(gè)重要因素。

模擬濾波器

抗混疊和低通模擬電子濾波器可去除信號(hào)中所有高頻分量，這些高頻分量會(huì)因噪聲破壞測(cè)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，以最大限度地提高其效果。

過采樣和濾波器

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)。

軟件里如何減少噪音

上海耐創(chuàng)測(cè)試技術(shù)有限公司代理的瑞士Bota Systems 六維力矩傳感器具有噪聲源屏蔽功能，并遵循工業(yè)環(huán)境抗擾度標(biāo)準(zhǔn) （IEC 61000-6-2：2016）、住宅、商業(yè)和輕工業(yè)環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn) （IEC 61000-6-3：2006 + A1：2010），所有的多分力傳感器也不受突發(fā)和 ESD 的影響。

力傳感器的外殼充當(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）進(jìn)行抑制。然后，信號(hào)通過模擬抗混疊和低通濾波器，它們位于ADC輸入之前，用于抑制信號(hào)中增加噪聲的其余高頻分量。除了通過傳感器的硬件降低噪聲外，還提供易于調(diào)節(jié)的數(shù)字濾波，可通過我們的軟件界面訪問。

如有任何與噪聲有關(guān)的話題，可以隨時(shí)聯(lián)系我們探討。