工業(yè)機(jī)器人外部傳感器PPT

1、工業(yè)機(jī)器人夕卜部傳感器王慶龍15:09一、工業(yè)機(jī)器人常用傳感器的分類(lèi)二、工業(yè)機(jī)器人傳感器的要求與選擇三、觸覺(jué)傳感器15:0915:09力覺(jué)傳感器15:09五、接近覺(jué)傳感器工業(yè)機(jī)器人常用傳感器的分類(lèi)工業(yè)機(jī)器人按用途可分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器。內(nèi)部傳感器裝在操作機(jī)上，包括位移、速度、加速度 傳感器，是為了檢測(cè)機(jī)器人操作機(jī)內(nèi)部狀態(tài)，在伺服 控制 系統(tǒng)中 作為反饋信號(hào)。外部傳感器，如視覺(jué)、觸覺(jué)、力覺(jué)、距離傳感器，是 為了檢測(cè)作業(yè)對(duì)象及環(huán)境與機(jī)器人的關(guān)系。15:0915:09如何選擇根據(jù)測(cè)量對(duì)象、環(huán)境確定 靈敏度的選擇 響應(yīng)特性 線性范圍 穩(wěn)定性 精度二.工業(yè)機(jī)器人傳感器的耍求與選擇一般要求：精度高、

2、重復(fù)性好穩(wěn)定性和可靠性好抗干擾能力強(qiáng)質(zhì)量輕、體積小、安裝方便 特定要求：適應(yīng)加工任務(wù)要求滿足機(jī)器人控制的要求”滿足安全性要求及其它輔助工作的要求三.觸覺(jué)傳感器觸覺(jué)是接觸、沖擊、壓迫等機(jī)械刺激感覺(jué)的綜合， 觸覺(jué)可以用來(lái)進(jìn)行機(jī)器人抓取,利用觸覺(jué)可進(jìn)一步感知 物體的形狀、軟硬等物理性質(zhì)0 般把檢測(cè)感知和外 部直接接觸而產(chǎn)生的接觸覺(jué)、壓覺(jué)、滑覺(jué)等傳感器稱(chēng)為機(jī)器人觸覺(jué)傳感器。,1）接觸覺(jué)傳感器傳感器裝 于機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)部件或末端 執(zhí)行器（如手爪）上，用以判斷 機(jī)器人部件是否和對(duì)象物發(fā) 生了接觸。接觸覺(jué)是通過(guò)與 對(duì)象物體彼此接觸而產(chǎn)生的, 所以最好使用手指表面高密 度分布觸覺(jué)傳感器陣列。2）壓覺(jué)傳感器：壓覺(jué)

3、傳感器用來(lái)檢測(cè)和機(jī)器人接觸的對(duì)象物之間的壓力值。a. 利用某些材料的內(nèi)阻隨壓力變化而變化的壓阻效應(yīng)制成的壓呼元件二將它們密集配置成陣列，即可檢測(cè)壓力的分布。（壓敏導(dǎo)電橡膠或塑料）b. 利用壓電效應(yīng)器件如壓電晶體等。它的優(yōu)點(diǎn)是呼沖蝕、頻帶寬和靈敏度高車(chē)；缺點(diǎn)尾無(wú)直流響應(yīng)，不能直接檢測(cè)靜態(tài)信號(hào)。，c利用半導(dǎo)體力敏器件與信號(hào)電路構(gòu)成的集成壓敏傳感器。常用勺土4： 壓電型（ZnO/S卜IC）,電阻型SIR（硅集成）和空容型SIC,其優(yōu)點(diǎn)是體積小、 成本低、便于同計(jì)算機(jī)接口;缺點(diǎn)是耐壓負(fù)載差、不柔軟。d利用壓磁傳感器、掃描電路與針式差動(dòng)變壓器式傳感器構(gòu)成的壓覺(jué)傳 感器，有較強(qiáng)的過(guò)載能力，但體積較大。高密

4、度智能壓覺(jué)傳感器這是一種很有發(fā)展前途的壓覺(jué)傳感器，其中壓阻式和電容 式使用最多。提別是硅電容式壓覺(jué)傳感器得到了廣泛應(yīng)用圖15-41硅電容壓覺(jué)傳感器陣列結(jié)構(gòu)示意圖3）滑覺(jué)傳感?？梢詸z測(cè)垂直于握持方向物體的位移、旋轉(zhuǎn)、由重力 引起的變形，以達(dá)到修正受力值、防止滑動(dòng)、進(jìn)行多層次作業(yè)及測(cè) 量物體重量和表面特性等的目的。/ 滾軸帶動(dòng)光 / 電傳感器和 縫隙圓板而一|產(chǎn)生脈沖信N號(hào)力覺(jué)傳感器分辨率額定值力覺(jué)是指對(duì)機(jī)器人的指、肢和關(guān)節(jié)等運(yùn)動(dòng)中所受力的感知， 主要包括腕力覺(jué)、關(guān)節(jié)力覺(jué)和支座力覺(jué)等，根據(jù)被測(cè)對(duì)象的負(fù)載, 可以把力傳感器分為測(cè)力傳感器（單軸力傳感器）、力矩表（單軸 力矩傳感器）、手指?jìng)鞲衅鳎z測(cè)機(jī)

5、器人手指作用力的超小型單軸 力傳感器）和六軸力覺(jué)傳感器。力覺(jué)傳感器根據(jù)力的檢測(cè)方式不同，可以分為：a. 檢測(cè)應(yīng)變或應(yīng)力的應(yīng)變片式，應(yīng)變片力覺(jué)傳感器被機(jī)器 人廣泛采用；b. 利用壓電效應(yīng)的壓電元件式；用位移計(jì)測(cè)量負(fù)載產(chǎn)生的位移的差動(dòng)變壓器、電容位移 計(jì)式。15:099+V15:0915:09SRI腕力傳感器SRI腕力融器應(yīng)變片連接方成常用的工業(yè)機(jī)器人圓筒式腕力傳 感器分為上下兩層，上層 由4根豎直梁組成，下層由4根 水平梁組成。在8根梁的相應(yīng)位 置上粘貼應(yīng)變片作為測(cè)量敏感點(diǎn)。 傳感器兩端通過(guò)法蘭盤(pán)與機(jī)器人 腕部聯(lián)接。機(jī)器人腕部受力時(shí),8 根彈性梁產(chǎn)生不同性質(zhì)的變形，使 敏感點(diǎn)的應(yīng)變片發(fā)生應(yīng)變,輸

6、出電 信號(hào)，通過(guò)一定的數(shù)學(xué)關(guān)系式就可 算出X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)上的分力 和分力矩。15:09五、接近覺(jué)傳感器接近覺(jué)傳感器就是放機(jī)器人手接近對(duì)象物體的距離約為 數(shù)毫米數(shù)十毫米時(shí)，就可檢測(cè)出到對(duì)象物體表面的距離、 斜度和表面狀態(tài)的傳感器。接近覺(jué)一般用非接觸式測(cè)量元件, 如霍爾效應(yīng)傳感器、電磁式接近開(kāi)關(guān)、光學(xué)接近傳感器和超 聲波式。電 hl光磁 通光 通電磧氣壓時(shí) 間媒介渦流反射電荷阻力反射對(duì)彖物的反應(yīng)2）光電式接近覺(jué)傳感器的應(yīng)答性好，維修方便，尤其是測(cè)量精度很 高。是目前應(yīng)用最多的一種接近覺(jué)傳感器，但其信號(hào)處理較復(fù)雜, 使用環(huán)境也受到一定限制（如環(huán)境光度偏極或污濁）。反射光亮（亦即接收信號(hào)的大?。┍?/p>

7、示了某一距離的點(diǎn)（光軸的 交點(diǎn)）的峰值特性。利用這種特性滴線性部分來(lái)測(cè)定距離，測(cè)出 峰值點(diǎn)就可確定物體的位置。發(fā)光二時(shí)鰐晶轉(zhuǎn)光射出透鏡曲發(fā)光二極管和光敏晶體管 組成。發(fā)光二極管發(fā)出的光 經(jīng)過(guò)反射被光敏晶體管接收, 接收到的光強(qiáng)和傳感器與目 標(biāo)的國(guó)有關(guān)，輸出信號(hào)時(shí) 距離的函數(shù)。紅外信號(hào)被調(diào) 試制成某一特定頻率，可大15:0915:092）超聲波式傳感器的原理是測(cè)量渡越時(shí)間，超聲波是頻率20kHz以 上的機(jī)械振動(dòng)波,渡越時(shí)間與超聲波在介質(zhì)中的傳播速度的乘積的 一半即是傳感器與目標(biāo)物之間的距離，渡越時(shí)間的測(cè)量方法有脈沖 回波法、相位差法和頻差法O3）激光測(cè)距法也可以利用回波法，或者利用激光測(cè)距儀。氮氛激光器 固定在基線上，在基線的一端由反射鏡將激光點(diǎn)射向被測(cè)物體,反射