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产品分类
Product Category详细介绍
本产品为具身智能多维力实验装置，是一款面向具身智能（Embodied AI）研究的高精度、多自由度力-位混合交互平台，集成了六维力/力矩感知、多轴运动控制、环境模拟与数据融合分析功能，可复现复杂物理交互场景（如机器人抓取、人机协作、柔性操作等），为具身智能算法（如力控策略、触觉感知、动态平衡）提供高保真实验环境。
目标用户：高校/科研机构（人工智能、机器人学、控制工程）、企业研发部门（服务机器人、工业自动化、医疗康复）。
核心价值：解决具身智能研究中“力-位-环境”耦合实验的痛点，提供可量化、可复现的多维力交互数据，加速具身智能模型训练与验证。
| 指标 | 参数 |
| 测量维度 | 六维力（Fx/Fy/Fz）+ 六维力矩（Mx/My/Mz） |
| 量程 | 力：±200N（Fx/Fy），±500N（Fz）；力矩：±20N·m（Mx/My），±10N·m（Mz） |
| 精度 | 力：±0.1% F.S.（满量程）；力矩：±0.2% F.S. |
| 分辨率 | 力：0.01N；力矩：0.001N·m |
| 采样频率 | ≥1kHz（可配置） |
| 非线性误差 | ≤0.5% F.S. |
| 温漂 | ±0.05% F.S./℃（全温区-10~50℃） |
| 指标 | 参数 |
| 自由度（DOF） | 6轴（X/Y/Z平移 + 绕X/Y/Z旋转） |
| 工作空间 | 平移：X/Y/Z=±300mm；旋转：A/B/C=±180°（俯仰/偏航/滚转） |
| 最大速度 | 平移：1m/s；旋转：90°/s |
| 重复定位精度 | 平移：±0.02mm；旋转：±0.01° |
| 负载能力 | 末端负载≥5kg（含传感器与执行器） |
| 驱动方式 | 高性能伺服电机+精密减速器（背隙≤0.1arcmin） |
| 指标 | 参数 |
| 接触面类型 | 可更换模块：刚性平面/柔性材料（硅胶/记忆棉）/粗糙表面（砂纸/颗粒）/液体（水/油） |
| 力反馈模拟 | 支持主动力输出（通过压电作动器或音圈电机），力控范围±50N，精度±0.2N |
| 温度模拟 | 接触面温控范围：0~80℃（精度±1℃） |
| 振动模拟 | 频率范围：1~100Hz，振幅：0~5mm（可调） |
| 指标 | 参数 |
| 主控制器 | 工业级PLC+实时操作系统（RTOS），支持EtherCAT总线通信 |
| 软件接口 | ROS 2/HLAPI/Python SDK/C++ API，兼容主流仿真工具（Gazebo/Mujoco） |
| 数据存储 | 内置SSD（≥1TB），支持CSV/TFRecord格式导出；可选云同步至实验室服务器 |
| 人机交互界面 | 15英寸触控屏（分辨率1920×1080）+ 远程Web端监控 |
| 指标 | 参数 |
| 供电要求 | AC 220V±10%，50Hz，功率≤3kW |
| 防护等级 | IP54（防尘防水） |
| 安全功能 | 急停按钮（双冗余）、过载保护（力/力矩超限报警）、碰撞检测（阈值可调） |
感知层：六维力传感器（安装于末端执行器）、编码器（关节位置反馈）、温度传感器（接触面/电机）。
执行层：6轴机械臂（高精度伺服驱动）、可更换接触模块（刚性/柔性/粗糙面）、主动力反馈单元（压电作动器）。
控制层：工业PLC（主控制器）、驱动器（伺服电机驱动）、电源模块（稳压滤波）。
交互层：触控屏（本地操作）、远程终端（PC/平板）、数据存储服务器（可选）。
底层驱动：实时控制内核（RT-Linux）、传感器数据采集（CAN/EtherCAT协议）、电机驱动指令下发。
中间件：ROS 2节点管理（力/位姿数据发布订阅）、仿真引擎接口（Gazebo插件）。
上层应用：实验场景编辑器（拖拽式配置接触面/负载）、数据可视化工具（实时曲线/三维力云图）、算法测试框架（强化学习/模仿学习接口）。
实时采集六维力/力矩数据（Fx/Fy/Fz/Mx/My/Mz），支持时间戳对齐与噪声滤波（卡尔曼滤波/滑动平均）。
输出力矢量合成结果（合力大小/方向）、力矩矩心位置计算（用于稳定性分析）。
支持笛卡尔空间轨迹规划（直线/圆弧/样条插值）、关节空间PID控制（位置/速度/力矩模式切换）。
可实现柔顺控制（阻抗控制/导纳控制）、力跟踪控制（目标力闭环调节）。
静态交互：物体抓取（刚度识别）、推/拉操作（摩擦力测量）、装配任务（间隙感知）。
动态交互：碰撞缓冲（冲击载荷记录）、振动环境下的稳定操作（共振频率测试）。人机协作：模拟人手触感（柔性接触面）、协作力约束（安全阈值设定）。
同步记录力/位姿/视觉（可选外接摄像头）/温度等多模态数据，时间戳误差≤1ms。
内置数据分析工具：力-位移曲线拟合（弹性模量计算）、力矩-角度关系建模（关节刚度估计）、机器学习数据集生成（标注交互标签）。
支持外接第三方传感器（如触觉阵列、惯性测量单元IMU）、执行器（夹爪/灵巧手）。
兼容主流仿真平台（Gazebo/Mujoco），可通过数字孪生实现“虚拟-实体”实验闭环验证。
| 场景 | 具体应用 |
| 机器人抓取研究 | 刚性/柔性物体抓取力优化、防滑策略验证、多指协同力分配 |
| 人机协作安全验证 | 碰撞检测阈值标定、人机接触力舒适性评估（ISO 13854标准） |
| 医疗康复器械测试 | 假肢抓握力控制、康复训练中的人机交互力反馈 |
| 工业装配自动化 | 精密零件装配的接触力引导、微小间隙插入过程的力-位耦合控制 |
| 具身智能算法训练 | 强化学习奖励函数设计（基于力信号）、模仿学习的触觉数据增强 |
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