Para realizar o controle de força das articulações do robô colaborativo e aumentar o grau de integração, propõe-se um sensor de torque integrado dentro do redutor harmônico, capaz de obter com precisão o valor do torque de saída da articulação, promovendo a realização do controle inteligente. O método dos elementos finitos foi utilizado para analisar a relação entre a deformação da superfície inferior da roda flexível do redutor harmônico e o torque aplicado; em seguida, com base nos resultados da análise por elementos finitos e considerando diferentes comprimentos de fios, espaçamentos e posições da grade sensível na superfície inferior da roda flexível, foi estabelecido um modelo de superfície de resposta do coeficiente de correlação de Pearson entre a deformação da superfície inferior e a variação do torque. O modelo foi solucionado para obter os parâmetros estruturais ótimos da grade sensível, garantindo que o sensor integrado tenha a melhor resposta linear sob esta estrutura, combinando o princípio da ponte de Wheatstone para projetar a estrutura do sensor de torque; por fim, o sensor integrado foi calibrado e testado. Os resultados mostram que a sensibilidade do sensor é de 0,249 mV/N·m, linearidade de 0,99974 e erro de histerese de 2,19%. Aplicando-se uma carga de torque em degraus de 0 a 70 N·m e realizando experimentos repetidos, o erro quadrático médio do sensor integrado em relação ao sensor padrão foi de 0,89 a 0,98 N·m. Ao aplicar torque de carga variando senoideamente dentro de ±70 N·m, o erro quadrático médio variou de 0,96 a 1,05 N·m. Este sensor de torque integrado consegue detectar de forma relativamente precisa o torque de carga, auxiliando na realização do controle de força das articulações do robô colaborativo e no aumento do grau de integração do sistema robótico.

Sensor de torque;Redutor harmônico;Análise por elementos finitos;Grade sensível;Método da superfície de resposta