Force Dimension Omega 3 工业机器人触觉遥操作技术解析

在核设施检修、深海探测、爆炸物处置等高危作业场景中，传统视频监控+操纵杆的远程操控模式面临显著挑战。当机器人与高刚性物体（如金属构件、混凝土结构）发生交互时，材料形变产生的微米级位移往往超出视觉系统识别阈值，而这类隐形接触可能引发设备卡滞、结构断裂等严重后果。实践表明，依赖纯视觉反馈的操控系统导致的作业事故多源于力感知缺失。

一、触觉反馈技术的核心突破

三维力觉交互系统通过以下机制重构人机协作：

多模态感知融合

集成力传感器的操控终端可同步反馈机器人末端的空间位姿约束（如关节限位）与环境接触力（压力/剪切力/扭矩）。该技术显著提升了复杂装配任务的定位精度与操作效率。

动态力控保护

在精密打磨场景中，高精度力反馈可避免因过度施压导致的工件表面损伤。实际应用显示，采用触觉操控后，航空零部件加工的表面质量稳定性与工具使用寿命均得到显著改善。

二、Vulcan VTS系统技术架构

VTS(Vulcan触觉系统)来自Vulcan工程公司，是一个由工业机器人和定制的Force Dimension Omega 3触觉设备组成的遥操作系统。Omega 3可以结合力感测技术以及适当的末端执行器工具来完成各种复杂任务(例如砂轮、夹具等)。

VTS提供3种操作模式，手动、 半自动，以及全自动。触觉力反馈的使用允许操作者手动控制机器人，而不仅仅是对其进行编程。这种实时交互模式允许操作者在移动机器人的同时感受机器人末端执行器与环境之间的相互作用力。虚拟夹具(力约束)可用于指导操作，可由操作者激活，在基础任务库中可选择使用。

三、典型行业应用验证

在高危环境检修项目中，VTS系统实现了：

显著降低操作人员的辐射暴露风险（通过远程遥控作业）

大幅提升设备检查效率（触觉反馈辅助精准定位）

完全消除工具掉落事故（力控保护机制自动触发）

缩短任务准备时间（虚拟夹具预设标准化流程）

Force Dimension Omega 3触觉设备得加入可有效提升操作精度，减少人工干预次数，降低设备故障率。其核心价值在于将"被动避障"升级为"主动感知"，为工业机器人开辟了高危环境作业的全新解决方案。