更快！更准！更柔！精密力控还能这样玩儿

过冲，也叫超调，是指运动过程中出现力输出超过其最终稳态值。

在高频高速运动中，执行器在触碰工件的瞬间，由于势能叠加，导致的推压力超过设定值便是过冲表现的一种。

由于运行速度极快，一般的监测仪器无法捕捉到过冲瞬间的出力值，当执行器稳定下来的时候，显示的力控指标往往仍会与原设定的值基本一致，但实际上，在接触工件的瞬间，力已经发生了过冲（超调）。

对于易碎、高精密、高造价的易损品，这种情况将会直接对工件造成损伤，最直观的表现就是良品率持续较低无法改善。

一般在高速大出力的情况下，执行器接触工件的瞬间往往力特别大。

比如设定执行器的推压力为10N，接触工件瞬间很容易达到11N、12N，然后再通过控制算法回调成10N。市面上加了力传感器以及所谓力控执行器常常会出现这样的问题。这是由于响应速度不够快带来的问题。

高速与精准稳定出力本身就是一对矛盾体。如果出现过冲（超调）的话，到位的力再准也没有意义。尤其在压力装配、易碎、高造价零件的精密装备过程中，一般不允许产生过冲。

▍主流力控方式

目前市面上绝大部分执行器的力控方式分为两种：一为电流环力控，一为传感器闭环力控。

电流环力控是一种比较容易实现的常规力控方式，主要通过调节电机内部电流大小实现力控。实现难度较低，可以实现5%-15%精度范围内力控；但其运动速度慢，不能反向传动，无法满足一些精度要求更高的场景需求，使用一段时间后，机械磨损会带来误差，精度进一步降低。

这类执行器通常没有传感器，即使有传感器，也只是作为力的“显示”，不参与控制。例如在压机上加上传感器，传感器读取力的大小，通过表头显示数值，用于辅助人工来调节力的大小，但这样的调节一般跟力的精度没有关系。

传感器闭环力控则加入了常规力传感器和常规闭环控制算法，在精度上虽有所提高，但速度依然较慢。这种方式可以使力控精度由5%提高到1%。但在应对节拍要求较高的场景时，传感器闭环力控方式较难处理冲击力，极易出现“过冲”。

▍高频高速无过冲？

在3C电子、半导体等行业，“过冲”的出现为其生产效率提升造成了很大困扰。

增广智能独家自主研发的SoftForce ®3.0高精度力量控制系统（简称“SoftForce ®精密力控”），完美地解决了出力和速度的矛盾，即使在高速的情况下，也能保持稳定的出力，而且出力精度极高（最高±0.01N），同时可有效处理冲击力，保证高频高速运动下“无过冲”。

结合高速力传感器和模型预测控制算法，SoftForce®3.0精密力控型的执行器可自动识别执行器的位置及与工件间的接触状态，使执行器作为自动化设备的末端，具备了像人手一样的触觉感知、控制与执行的智能。

同样的距离，“SoftForce ®3.0精密力控”软着陆速度范围增加，容差更大，甚至可以做到全程力控，直接提高了生产节拍，并大大降低了试错验证成本。

例如搭载SoftForce® 3.0的精密力控型直驱微型推杆（RM-PVCS-F），可在保持十几赫兹的运动频率下，依然保持高出力精度，全程力控无过冲，可满足运动频次快、推压出力精准的精密零部件取放或检测工艺要求，如电池鼓包检测、电池快速整形等，有效提高产品良率。

*高频高速下，全程力控无过冲

▍SoftForce®精密力控技术加持，RM执行器更“硬核”

在半导体行业，由于半成品芯片工件十分精细而脆弱，其移动搬运也同样对力控具有超高要求。半成品芯片工件移动搬运所需的夹持力十分微小，但市面上一般的电动执行器虽可实现小出力，但是精度基本无法达到±0.01N，而且无法达到高精度的持续出力。微小的出力可以保证半成品芯片不受损害，但是无法确保可以稳固地夹持移载；当夹持力不足时，容易在移载的过程中掉落造成芯片的损坏，这就要求力控系统必须具备高响应速度以及时处理芯片移动过程中的突发情况。

增广智能推出的SoftForce®3.0精密力控型执行器便很好的解决了这一难题。

*RM增广精密力控型微型夹爪夹持微细易损的芯片

*RM增广精密力控型微型夹爪夹持超细微、易碎的光纤管（直径125μm）

1、高处理频率

市面上普遍的“六轴力传感器+机器人”的力控方案处理频率约为100-200Hz，即计算周期约为5-10毫秒；而SoftForce®3.0精密力控型执行器的处理频率达到10,000Hz（即0.1毫秒完成一次闭环计算），是一般机器人力控方案处理频率的50-100倍。（这里的处理频率指的是控制的闭环处理频率，实际上所用的力传感器的频率和分辨率精度还要高得多）。

2、主动柔性力量控制

高效的响应速率和瞬时的力反馈，可以使执行器对外部力量作出瞬时反应，实现主动的柔顺力控，即使在运行过程中遇到外部力量也能及时调整，使工艺的完成度更精密，更好地保护工件。

3、高频高速无过冲

即使在高频高速运动下，依旧保持高出力精度，同时保证"无过冲“，以高速、微小的力接触零件表面，进行柔性取放零件等，避免损坏精密易碎的零件。

4、大负载下也可以输出精密微小的力，可同时兼顾微力和大出力

搭载SoftForce®3.0高精度力量控制系统的大行程、大负载的精密力控型电动滑台、电动推杆，可以在高负载的情况下出微小、精确的力，也可以同时兼顾出大力，出力范围更大，即力动态范围更广。

*大负载下也能出微小的力

5、更强的抗过载能力

基于对现场工艺的深入了解和多次迭代，增广智能精密力控型HF系列电动推杆、电动滑台等执行器，采用一体式的传感器设计，抗过载能力比过去提升4-8倍，耐用性更高，轻松应对更复杂的工况。

▍全新升级 能力更出色

SoftForce® 3.0不仅可以搭载于增广智能旗下的各类执行器，使其成为精密力控型的全新执行器，如精密力控型夹爪、精密力控型电动推杆、精密力控型电动滑台、精密力控型直驱执行器等，而且还可以根据实际工况多轴灵活组配使用，为智能制造提供更灵活、更简便的精密力控解决方案，甚至解决以往难以使用机器代替人手的复杂工艺。

例如，IPEX同轴端子压装在手机的装配流程中一直都只能使用人手，机器换人的方式始终未能取得较好的成果。通过使用RM增广精密力控型滑台和精密力控型夹爪组成的IPEX同轴端子压装机器人，不仅可以用微小的力稳稳夹持细微的端子，而且能通过高速的处理频率快速进行自动力寻位搜索，找到精准的位置后柔性按压安装端子，全程仅需4-6秒即能完成工况。即使背负视觉系统或其他额外的负载工装，执行器仍能输出精准微小的力，力精度仍能达到1‰，很好地解决了各类端子的精密压装、USB、Type-C等充电头的高频次精准插拔等实际工艺问题。

*IPEX同轴线端子精密力控自寻位压装

*Type-C充电头高频次精准插拔

同样地以RM增广精密力控型电动推杆组配而成的“多维同步精密力控平台控制系统”，可以替代”六轴传感器+机器人“的力控方案，用于手机内框、手机中框等的精密柔性抛光打磨、去毛刺，或者对力控要求更高、打磨路径复杂、空间受限的高精密零部件的表面处理场景。

*RM增广多维同步精密力控平台控制系统

SoftForce ®精密力控技术正越来越被行业熟知，用于解决更多与“精密的力控”相关的行业难题。

▍结语