機器人傳感器

1、機器人傳感器 機器人傳感器 機器人傳感器 機器人傳感器 機器人傳感器 機器人傳感器 機器人傳感器 機器人傳感器 機器人傳感器 機器人傳感器 機器人傳感器 機器人傳感器 機器人傳感器 機器人傳感器 機器人傳感器 機器人傳感器 機器人傳感器 機器人傳感器 機器人傳感器 機器人傳感器 機器人傳感器 機器人傳感器 機器人傳感器 機器人傳感器 機器人傳感器 機器人傳感器 機器人傳感器 機器人傳感器 機器人傳感器 機器人傳感器 機器人傳感器 機器人傳感器 l接觸傳感器接觸傳感器 用開關(guān)并且通過其電接點的動作信號實現(xiàn)檢測用開關(guān)并且通過其電接點的動作信號實現(xiàn)檢測 功能的裝置通常稱為接觸傳感器。功能的裝置通常稱

2、為接觸傳感器。 在工業(yè)機器人應(yīng)用工程中，可以用微動開關(guān)、在工業(yè)機器人應(yīng)用工程中，可以用微動開關(guān)、 導(dǎo)電橡膠或觸針等作為一種觸覺傳感器，裝在導(dǎo)電橡膠或觸針等作為一種觸覺傳感器，裝在 工業(yè)機器人末端的某個部位或附加的工具旁邊，工業(yè)機器人末端的某個部位或附加的工具旁邊， 用來檢測是否接觸到加工對象。用來檢測是否接觸到加工對象。 這種傳感器價格便宜、聯(lián)接方便，實用可靠，這種傳感器價格便宜、聯(lián)接方便，實用可靠， 在碼垛或上下料等搬運作業(yè)中常用這種傳感器。在碼垛或上下料等搬運作業(yè)中常用這種傳感器。 機器人傳感器 l接觸傳感器應(yīng)用實例接觸傳感器應(yīng)用實例 能實現(xiàn)抓取和釋放工件過程的檢測能實現(xiàn)抓取和釋放工件過程

3、的檢測 還可確定有無工件還可確定有無工件 機器人傳感器 能力風(fēng)暴的傳感器及處理電路能力風(fēng)暴的傳感器及處理電路 傳感器是將力或溫度、距離等各 種工業(yè)量改變?yōu)殡娦盘栞敵龅脑?能力風(fēng)暴上用了以下幾種傳感器： 1.紅外傳感器 2.光敏傳感器 3.碰撞傳感器 4.光電編碼器 5.聲音傳感器 前 后 后 前 機器人傳感器 能力風(fēng)暴運用了能力風(fēng)暴運用了2只紅外發(fā)射管（只紅外發(fā)射管（970nm）和一）和一 只紅外接收模塊構(gòu)成紅外傳感系統(tǒng)，主要用來檢測只紅外接收模塊構(gòu)成紅外傳感系統(tǒng)，主要用來檢測 前方、左前方和右前方的障礙，檢測距離范圍為前方、左前方和右前方的障礙，檢測距離范圍為 1080cm。 機器人傳感

4、器 用戶可以通過調(diào)節(jié)用戶可以通過調(diào)節(jié)IRLEFT和和IRRIGHT兩個電兩個電 位器來調(diào)節(jié)左右兩個紅外的檢測距離。位器來調(diào)節(jié)左右兩個紅外的檢測距離。 紅外傳感器的插針是有方向性的，安裝時應(yīng)注意紅外傳感器的插針是有方向性的，安裝時應(yīng)注意 方向。如插反不會損壞元件，但傳感器會不工作。方向。如插反不會損壞元件，但傳感器會不工作。 機器人傳感器 在此，應(yīng)特別注意紅外接收模塊只是在接收到了一定強度的紅外光時才在此，應(yīng)特別注意紅外接收模塊只是在接收到了一定強度的紅外光時才 起到質(zhì)的變化，認為有障礙。所以，當(dāng)障礙物太細時，能力風(fēng)暴智能機器人起到質(zhì)的變化，認為有障礙。所以，當(dāng)障礙物太細時，能力風(fēng)暴智能機器人

5、會檢測不到；當(dāng)障礙物是黑色或深色時，會吸收大部分的紅外光，而只反射會檢測不到；當(dāng)障礙物是黑色或深色時，會吸收大部分的紅外光，而只反射 回一小部分，有時會使接收模塊接收到的紅外光強度不夠，不足以產(chǎn)生有障回一小部分，有時會使接收模塊接收到的紅外光強度不夠，不足以產(chǎn)生有障 礙的信號。礙的信號。 機器人傳感器 能力風(fēng)暴個人機器人上有能力風(fēng)暴個人機器人上有2只光敏傳感器，只光敏傳感器， 它可以檢測到光線的強弱。它可以檢測到光線的強弱。 光敏傳感器的阻值受照射在它上面的光線光敏傳感器的阻值受照射在它上面的光線 強弱的影響，其阻值在很暗的環(huán)境下為幾百強弱的影響，其阻值在很暗的環(huán)境下為幾百 ， 室內(nèi)照度下幾室

6、內(nèi)照度下幾 ，陽光或強光下幾十，陽光或強光下幾十 。 機器人傳感器 光敏傳感器是一個可變的電阻，光敏傳感器是一個可變的電阻， 它的接插方式?jīng)]有方向性它的接插方式?jīng)]有方向性 。 機器人傳感器 碰撞傳感器是使能力風(fēng)暴個人機器人有碰撞傳感器是使能力風(fēng)暴個人機器人有 感知碰撞環(huán)上的碰撞信息能力的傳感器。在感知碰撞環(huán)上的碰撞信息能力的傳感器。在 能力風(fēng)暴個人機器人的左前、右前、左后、能力風(fēng)暴個人機器人的左前、右前、左后、 右后設(shè)置有四個碰撞開關(guān)（常開），它們與右后設(shè)置有四個碰撞開關(guān)（常開），它們與 碰撞環(huán)共同構(gòu)成了碰撞傳感器碰撞環(huán)共同構(gòu)成了碰撞傳感器 。 機器人傳感器 四個基本方向發(fā)生碰撞時返回值（二四

7、個基本方向發(fā)生碰撞時返回值（二 進制）對應(yīng)關(guān)系如下：進制）對應(yīng)關(guān)系如下： 左前左前 右前右前 左后左后 右后右后 0010 0001 1000 0100 機器人傳感器 機器人傳感器 光電編碼器是一種能夠傳遞位置信息的傳感器，光電編碼器是一種能夠傳遞位置信息的傳感器， 它由光電編碼模塊及碼盤組成。能力風(fēng)暴個人機器人它由光電編碼模塊及碼盤組成。能力風(fēng)暴個人機器人 有有2只光電編碼器，運用紅外發(fā)射接收模塊。反射器只光電編碼器，運用紅外發(fā)射接收模塊。反射器 (即碼盤即碼盤)是黑白相間的鋁合金制成的圓片，是黑白相間的鋁合金制成的圓片，66等分。等分。 機器人傳感器 當(dāng)碼盤隨輪子旋轉(zhuǎn)時，黑條和白條交替經(jīng)過

8、光電當(dāng)碼盤隨輪子旋轉(zhuǎn)時，黑條和白條交替經(jīng)過光電 編碼器，反饋的信號狀態(tài)不同編碼器，反饋的信號狀態(tài)不同,即構(gòu)成一個脈沖。因此即構(gòu)成一個脈沖。因此 360度共產(chǎn)生度共產(chǎn)生33個脈沖，每個脈沖的分辨率約為個脈沖，每個脈沖的分辨率約為10.91度，度， 輪子直徑為輪子直徑為65mm，則周長方面的分辨率約為，則周長方面的分辨率約為6.19mm。 機器人傳感器 能力風(fēng)暴個人機器人上的麥克風(fēng)能力風(fēng)暴個人機器人上的麥克風(fēng)microphone 是能夠識別聲音聲強大小的聲音傳感器。是能夠識別聲音聲強大小的聲音傳感器。 當(dāng)對著當(dāng)對著microphone發(fā)出一些聲音，可以看到發(fā)出一些聲音，可以看到 microphon

9、e的值不斷變化。它的變化范圍是的值不斷變化。它的變化范圍是0 255。 機器人傳感器 麥克風(fēng)采集到的信號通過麥克風(fēng)采集到的信號通過LM386（IC5）進行放）進行放 大，放大倍數(shù)為大，放大倍數(shù)為200（由（由C13確定），輸出信號接至確定），輸出信號接至 PE2。沒有聲音時，電壓為。沒有聲音時，電壓為25V左右，轉(zhuǎn)換為左右，轉(zhuǎn)換為8位位 二進制數(shù)后得到的十進制整數(shù)為二進制數(shù)后得到的十進制整數(shù)為127左右左右 機器人傳感器 能力風(fēng)暴還能集成很多其他的傳感器，插在能力風(fēng)暴還能集成很多其他的傳感器，插在 ASBus上即可使用。下面作簡單介紹：上即可使用。下面作簡單介紹： 人體熱釋電傳感器人體熱釋電傳

10、感器 超聲傳感器超聲傳感器 連續(xù)測距紅外傳感器連續(xù)測距紅外傳感器 數(shù)字指南針數(shù)字指南針 溫度傳感器溫度傳感器 火焰?zhèn)鞲衅骰鹧鎮(zhèn)鞲衅?。 機器人傳感器 l非接觸距離傳感器非接觸距離傳感器 非接觸距離傳感器是在不接觸對象物體的情況非接觸距離傳感器是在不接觸對象物體的情況 下，用于測量傳感器與物體之間距離的檢測器下，用于測量傳感器與物體之間距離的檢測器 件。件。 根據(jù)不同的檢測原理，有電磁渦流式、光學(xué)式、根據(jù)不同的檢測原理，有電磁渦流式、光學(xué)式、 超聲波式等。超聲波式等。 輸出若是模擬量信號，要經(jīng)輸出若是模擬量信號，要經(jīng)AD轉(zhuǎn)換。在工業(yè)轉(zhuǎn)換。在工業(yè) 機器人的控制柜里，可以追加多通道的機器人的控制柜里

11、，可以追加多通道的AD轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 換電路板。換電路板。 機器人傳感器 l非接觸距離傳感器應(yīng)用實例非接觸距離傳感器應(yīng)用實例 在火焰、等離子、激光或高壓水等不同的切割工藝在火焰、等離子、激光或高壓水等不同的切割工藝 中，檢測切割器具與工件間距離，實現(xiàn)動態(tài)實時軌中，檢測切割器具與工件間距離，實現(xiàn)動態(tài)實時軌 跡修正。跡修正。 機器人傳感器 l力傳感器力傳感器 工業(yè)機器人用于裝配、搬運或研磨作業(yè)時，可裝相應(yīng)的力傳感工業(yè)機器人用于裝配、搬運或研磨作業(yè)時，可裝相應(yīng)的力傳感 器，以測量抓取器具對工件的握力、工具對螺釘螺母的擰緊力器，以測量抓取器具對工件的握力、工具對螺釘螺母的擰緊力 或者砂輪研磨的進給力等?；蛘呱拜?/p>

12、研磨的進給力等。 力傳感器的種類很多?？筛鶕?jù)具體情況使用通用的力傳感器或力傳感器的種類很多?？筛鶕?jù)具體情況使用通用的力傳感器或 為工業(yè)機器人的應(yīng)用而設(shè)計的專用力傳感器。為工業(yè)機器人的應(yīng)用而設(shè)計的專用力傳感器。 也有用間接方法進行測量的。例如打磨鑄件的毛邊和飛刺時，也有用間接方法進行測量的。例如打磨鑄件的毛邊和飛刺時， 由于阻力的變化，電動砂輪機的電流會有變化。為保證作業(yè)效由于阻力的變化，電動砂輪機的電流會有變化。為保證作業(yè)效 果，可檢測出這一電流的變化，從而修正控制點的移動速度以果，可檢測出這一電流的變化，從而修正控制點的移動速度以 保持穩(wěn)定的打磨砂輪的送進力。保持穩(wěn)定的打磨砂輪的送進力。 一

13、般要求其精度高、線性度好、響應(yīng)速度快及受溫度影響小等，一般要求其精度高、線性度好、響應(yīng)速度快及受溫度影響小等， 還要求具有較長的使用壽命和較小的體積和重量。還要求具有較長的使用壽命和較小的體積和重量。 常用的是電阻應(yīng)變式力傳感器。常用的是電阻應(yīng)變式力傳感器。 機器人傳感器 l6軸力傳感器軸力傳感器 通常裝在工業(yè)機器人末端法蘭盤與工具之間，因而通常裝在工業(yè)機器人末端法蘭盤與工具之間，因而 也稱其為腕力傳感器。也稱其為腕力傳感器。 機器人傳感器 機器人傳感器 機器人傳感器 機器人傳感器 1. GPSGPS系統(tǒng)系統(tǒng) GPSGPS系統(tǒng)分為標準系統(tǒng)分為標準GPSGPS和差分和差分GPSGPS系統(tǒng)。系統(tǒng)。

14、 標準標準GPSGPS系統(tǒng)能提供系統(tǒng)能提供15m15m的誤差定位，而差分的誤差定位，而差分 GPSGPS系統(tǒng)能提供高達系統(tǒng)能提供高達1m1m內(nèi)誤差的定位。如果內(nèi)誤差的定位。如果 再考慮相位差信號的話，最新的再考慮相位差信號的話，最新的GPSGPS設(shè)備能設(shè)備能 提供精確到提供精確到1cm1cm的定位坐標。的定位坐標。 機器人傳感器 2. 超聲波傳感器：超聲波傳感器是基于超聲波傳感器：超聲波傳感器是基于TOFTOF原理。原理。 首先發(fā)射一組聲波脈沖信號，然后一個積分器就開首先發(fā)射一組聲波脈沖信號，然后一個積分器就開 始計算發(fā)射時間。接著設(shè)定一個返回信號閾值，這始計算發(fā)射時間。接著設(shè)定一個返回信號閾

15、值，這 個閥值會隨著時間的增加而減小，因為回波會隨著個閥值會隨著時間的增加而減小，因為回波會隨著 距離的增加而發(fā)散，從而強度變小。但是在剛發(fā)射距離的增加而發(fā)散，從而強度變小。但是在剛發(fā)射 信號的時候，返回信號的閾值會被設(shè)定的很高以防信號的時候，返回信號的閾值會被設(shè)定的很高以防 止發(fā)射波直接觸發(fā)接受器，但是這樣造成一個問題，止發(fā)射波直接觸發(fā)接受器，但是這樣造成一個問題， 就是如果檢測的距離很短，在閾值沒有下降之前，就是如果檢測的距離很短，在閾值沒有下降之前， 返回信號已經(jīng)到達接收器，這時，接收器會認為這返回信號已經(jīng)到達接收器，這時，接收器會認為這 個返回信號是剛發(fā)出的信號，從而拒絕接受。超聲個返

16、回信號是剛發(fā)出的信號，從而拒絕接受。超聲 波傳感器就會有一個探測盲區(qū)，沒法這樣對近距離波傳感器就會有一個探測盲區(qū)，沒法這樣對近距離 物體探測。物體探測。 機器人傳感器 2. 超聲波傳感器超聲波傳感器 一般超聲波探測器的頻率為一般超聲波探測器的頻率為40Hz40Hz，探測范圍為，探測范圍為 12cm12cm5m5m，精度為，精度為98%-99.1%,98%-99.1%,分辨率為分辨率為2cm2cm。同時。同時 超聲波是一個超聲波是一個20204040度角的面探測，所以可以使用度角的面探測，所以可以使用 若干個超聲波組成一個超聲波陣列來獲得若干個超聲波組成一個超聲波陣列來獲得180180度甚度甚

17、至至360360的探測范圍。的探測范圍。 超聲波還有其它幾個缺點，比超聲波還有其它幾個缺點，比 如交叉感應(yīng)，掃描頻率低，尤其是使用超聲波陣列如交叉感應(yīng)，掃描頻率低，尤其是使用超聲波陣列 的時候，還有回波衰減，折射等問題。不過對于移的時候，還有回波衰減，折射等問題。不過對于移 動機器人來說，超聲波還是目前最廉價和有效的傳動機器人來說，超聲波還是目前最廉價和有效的傳 感器。感器。 機器人傳感器 2. 超聲波傳感器超聲波傳感器 TOFTOF（time of flight):TOF time of flight):TOF 原理就是原理就是 距離距離 速度速度時間，比如聲波傳輸速度是時間，比如聲波傳輸速

18、度是0.3m/ms,0.3m/ms,如果如果 3m3m的距離，需要的距離，需要10ms10ms才能到達。然后通過計算這個才能到達。然后通過計算這個 返回的時間差來確定距離。但是如果是光速的話，返回的時間差來確定距離。但是如果是光速的話， 光速是光速是0.3m/ns0.3m/ns，同樣，同樣3m3m的距離，光只要的距離，光只要10ns10ns就到就到 了。這就對檢測元件提出了非常高的要求。這也是了。這就對檢測元件提出了非常高的要求。這也是 激光傳感器價格居高不下的原因。激光傳感器價格居高不下的原因。 機器人傳感器 3. 激光傳感器激光傳感器 典型的典型的TOFTOF原理。激光傳感器有原理。激光傳

19、感器有3 3種檢測方式：種檢測方式： 1 1）使用脈沖激光，按一定間隔發(fā)射激光，然后計）使用脈沖激光，按一定間隔發(fā)射激光，然后計 算返回時間。這種方法和超聲波一樣，但是激光速算返回時間。這種方法和超聲波一樣，但是激光速 度太快，所以對檢測元件要求太高，一般度太快，所以對檢測元件要求太高，一般 LaserScannerLaserScanner不用這種方式。不用這種方式。 2 2）使用不同頻率得激光，按照一定順序，發(fā)射不）使用不同頻率得激光，按照一定順序，發(fā)射不 同頻率的激光，通過檢測返回光束得頻率來得到距同頻率的激光，通過檢測返回光束得頻率來得到距 離。離。 3 3）相位差。多數(shù)激光傳感器用這種

20、方法。通過檢）相位差。多數(shù)激光傳感器用這種方法。通過檢 測發(fā)射激光和反射激光得相位差來得到距離。測發(fā)射激光和反射激光得相位差來得到距離。 機器人傳感器 3. 紅外傳感器紅外傳感器 原理：三角測量法。原理：三角測量法。 三角測量法（三角測量法（Triangulation-based):Triangulation-based):就是把發(fā)就是把發(fā) 射器和接受器按照一定距離安裝，然后與被探測的射器和接受器按照一定距離安裝，然后與被探測的 點形成一個三角形的三個頂點，由于發(fā)射器和接收點形成一個三角形的三個頂點，由于發(fā)射器和接收 器的距離已知，發(fā)射角度已知，反射角度也可以被器的距離已知，發(fā)射角度已知，反射

21、角度也可以被 檢測到。因此檢測點到發(fā)射器的距離就可以求出。檢測到。因此檢測點到發(fā)射器的距離就可以求出。 假設(shè)發(fā)射角度是假設(shè)發(fā)射角度是9090度的情況。度的情況。 機器人傳感器 機器人傳感器 機器人傳感器 3. 紅外傳感器紅外傳感器 D=f(L/x) D=f(L/x) L= L=發(fā)射器和接收器的距離發(fā)射器和接收器的距離 x x接受波的偏移距離接受波的偏移距離 f f（）是函數(shù)。（）是函數(shù)。 由此可見，由此可見，D D是由是由1/x1/x決定的，所以用這個測量決定的，所以用這個測量 法可以測得距離非常近的物體，目前最精確可以到法可以測得距離非常近的物體，目前最精確可以到 1um1um的分辨率。但是

22、由于的分辨率。但是由于D D同時也是同時也是L L的函數(shù)，要增的函數(shù)，要增 加測量距離就必須增大加測量距離就必須增大L L值。所以不能探測遠距離值。所以不能探測遠距離 物體。物體。 機器人傳感器 3. 紅外傳感器紅外傳感器 如果將紅外傳感器和超聲波傳感器同時應(yīng)用于如果將紅外傳感器和超聲波傳感器同時應(yīng)用于 機器人，就能提供全范圍的探測范圍了，超聲波傳機器人，就能提供全范圍的探測范圍了，超聲波傳 感器的盲區(qū)正好可以由紅外傳感器來彌補。感器的盲區(qū)正好可以由紅外傳感器來彌補。 機器人傳感器 4. 多普勒效應(yīng)傳感器多普勒效應(yīng)傳感器 主要用于探測移動物體的速度。目前戰(zhàn)斗機上主要用于探測移動物體的速度。目前

23、戰(zhàn)斗機上 用的雷達就是基于這個原理的。主要用于躲避快速用的雷達就是基于這個原理的。主要用于躲避快速 移動障埃物。移動障埃物。 機器人傳感器 多普勒原理（多普勒原理（Doppler)Doppler)：假設(shè)發(fā)射器以頻率：假設(shè)發(fā)射器以頻率ftft發(fā)射發(fā)射 波，接收器以頻率波，接收器以頻率frfr接受波，發(fā)射器和接收器之間接受波，發(fā)射器和接收器之間 的相對速度為的相對速度為v v。如果發(fā)射器在移動，則。如果發(fā)射器在移動，則 fr=ft/(1+v/c)fr=ft/(1+v/c) 如果接收器在移動，則如果接收器在移動，則 fr=ft(1+v/c)fr=ft(1+v/c) 通過計算多普勒頻移來得到相對速度通過計算多普勒頻移來得到相對速度v v。 f=ft-fr=2f=ft-f