
感知类零部件是人形机器人与外界环境交互的核心部件,主要包括力传感器、视觉传感器和位置传感器三类。
力传感器主要用于机器人的力觉反馈,其中六维力传感器负责手部抓取力检测,转矩传感器用于关节力矩反馈,要求具备高灵敏度与强抗干扰能力。

EQ型六维力传感器 来源:蓝点触控
视觉传感器通常由深度相机与工业镜头座配合组成,可实现环境三维建模,镜头座安装孔需与光学镜头保持高精度匹配,以保证成像质量。
3D视觉传感器构成(以Astra系列为例),来源:奥比中光
位置传感器主要包含编码器、光栅尺等器件,用于关节位置实时反馈,能够确保机器人定位精度≤0.005mm,为精准运动提供保障。
感知类零部件加工难点
力传感器的测量精度高度依赖外壳与弹性体的微精密加工质量,主要存在两大加工难点。
一是微精密结构加工难度大:弹性体采用薄壁梁结构,需加工直径≤1mm、深度≤5mm的微型盲孔用于粘贴应变片,加工过程中极易因应力集中造成薄壁梁断裂。
二是密封面加工要求严苛:外壳与弹性体配合密封面需保证平面度≤0.005mm才能满足气密性指标,而传统研磨工艺不仅加工效率低,平面度误差常大于0.002mm,易导致传感器在潮湿环境中出现失效问题。
视觉传感器镜头座加工难点主要是镜头座:镜头座作为视觉传感器光学元件的核心安装载体,其超精密加工关键集中在定位孔与表面质量。安装孔需达到H4级孔径公差,孔系同轴度要求≤φ0.002mm,传统钻削、铰削工艺易产生孔径锥度,会造成镜头装配后光轴偏移。同时,镜头座常用材料为铝合金6061,加工后表面易生成厚度>5μm的氧化层,影响光学元件贴合精度,需额外增加抛光工序,进而延长整体加工周期、降低生产效率。
感知类零部件加工解决方案
力传感器外壳、弹性体加工优化:在微精密结构加工优化方面,选用超精密五轴机床作为核心加工设备,搭配规格为直径0.2mm、刃口圆弧半径0.02mm的微型硬质合金刀具,保障微结构加工的精细度与稳定性。加工前,借助ANSYS软件进行切削应力模拟分析,通过仿真优化加工路径,有效规避加工过程中出现的应力集中问题,从源头减少加工缺陷。针对弹性体薄壁梁加工后易产生内应力、影响结构精度的问题,后续采用低温时效处理工艺,在120℃温度下保温6h,充分释放零件内部残余应力,提升结构尺寸稳定性。
高精度五轴机床 来源:格劳博
在密封面加工优化方面,采用“超精密研磨+等离子体喷涂密封涂层”的复合工艺。其中,等离子体喷涂环节选用聚四氟乙烯作为涂层材料,精准控制涂层厚度在5~10μm,兼顾密封性能与表面平整度;超精密研磨环节,选用铸铁研磨盘搭配粒度0.5μm的金刚石研磨液,通过精准控制研磨参数,将密封面平面度误差严格控制在±0.001mm,满足密封面的高精度使用要求。
视觉传感器镜头座加工优化:针对超精密定位孔与表面氧化层问题,采用特种加工与表面处理技术。超精密定位孔加工优化采用电火花微孔加工(EDM),电极材料为纯铜(直径0.1mm),伺服进给控制精度为±0.1μm。加工时采用“分段进给”策略,避免电极损耗导致孔径偏差,每段深度为0.5mm,放电间隙为0.002mm。加工后通过三坐标测量机(精度±0.3μm)检测孔系同轴度,误差超差时采用激光微调最终孔径公差达H4级,同轴度≤φ0.0015mm。镜头座加工后采用化学抛光(磷酸-硫酸溶液)去除氧化层(厚度≤1μm),随后进行阳极氧化处理(膜厚5~8μm),提升表面硬度(≥300HV)与贴合度。抛光后表面粗糙度值Ra≤0.05μm,满足光学元件安装要求。