機(jī)器人傳感器一

1、機(jī)器人傳感器（一）機(jī)器人傳感器（一）內(nèi)容簡(jiǎn)介內(nèi)容簡(jiǎn)介1 1，機(jī)器人簡(jiǎn)介，機(jī)器人簡(jiǎn)介2 2，傳感器的分類，傳感器的分類3 3，內(nèi)部傳感器，內(nèi)部傳感器4 4，外部傳感器，外部傳感器第一代機(jī)器人：不具有感知和反饋，示教再現(xiàn)型 第二代機(jī)器人：對(duì)外界環(huán)境有一定感知能力，具有視覺(jué)、觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等功能。第三代機(jī)器人：智能機(jī)器人，具有感覺(jué)能力，有記憶、推理和決策的能力，有與外部世界對(duì)象、環(huán)境和人相適應(yīng)、相協(xié)調(diào)的工作機(jī)能。為了檢測(cè)作業(yè)對(duì)象、環(huán)境或機(jī)器人與它們的關(guān)系，在機(jī)器人上安裝了觸覺(jué)、視覺(jué)、力覺(jué)、接近覺(jué)、超聲波等傳感器，進(jìn)行定位和控制，實(shí)現(xiàn)類似人類感知作用。機(jī)器人傳感器是指機(jī)器人對(duì)內(nèi)外部環(huán)境感知的物理量變換為電

2、量輸出的裝置。機(jī)器人簡(jiǎn)介機(jī)器人簡(jiǎn)介機(jī)器機(jī)器人人內(nèi)傳感器用于測(cè)量機(jī)器人自身狀態(tài)測(cè)量與機(jī)器人作業(yè)有關(guān)的外部環(huán)境傳感器的分類傳感器的分類多指協(xié)調(diào)控制多指協(xié)調(diào)控制抓取規(guī)劃抓取規(guī)劃 多指多關(guān)節(jié)多指多關(guān)節(jié)靈巧機(jī)械手靈巧機(jī)械手三個(gè)手指三個(gè)手指3個(gè)關(guān)節(jié)個(gè)關(guān)節(jié)電電 機(jī)機(jī)角度傳感器角度傳感器復(fù)合觸覺(jué)傳感器復(fù)合觸覺(jué)傳感器通過(guò)從結(jié)構(gòu)與功能上模仿人手，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種形狀物體的靈巧操作，精確的力控制與運(yùn)動(dòng)控制傳感器的分類傳感器的分類 機(jī)器人內(nèi)傳感器包括位移（位置）傳感器、速度、加速度傳感器等。一、位置傳感器1.電位器式位移傳感器 直線電位器和圓形電位器，用作直線位移和角位移傳感器。 電位器式位移傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定可靠，

3、精度高，較方便地選擇其輸出信號(hào)范圍。內(nèi)部傳感器內(nèi)部傳感器電位器式位移傳感器的可動(dòng)電刷與被測(cè)物體相連。物體的位移引起電位器移動(dòng)端的電阻變化。阻值的變化量反映了位移的量值，阻值的增加還是減小則表明了位移的方向。內(nèi)部傳感器內(nèi)部傳感器旋轉(zhuǎn)型電位器式位移傳感器直線型電位器式位移傳感器內(nèi)部傳感器內(nèi)部傳感器2. 編碼式位移傳感器 光電編碼器光電編碼器是角度（角速度）檢測(cè)裝置，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換，將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖數(shù)字量的傳感器。具有體積小，精度高，工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。一般裝在機(jī)器人各關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)軸上，用來(lái)測(cè)量各關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過(guò)的角度。 光電編碼器由光柵盤和光電檢測(cè)裝置組成。常見(jiàn)的光電編碼器由光柵盤

4、，發(fā)光元件和光敏元件組成。內(nèi)部傳感器內(nèi)部傳感器光電碼盤隨電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出脈沖信號(hào)。根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向用計(jì)數(shù)器對(duì)輸出脈沖計(jì)數(shù)就能確定電動(dòng)機(jī)的位移或轉(zhuǎn)速。根據(jù)其刻度方法及信號(hào)輸出形式，分為增量式、絕對(duì)式以及混合式三種。透明圓盤上設(shè)置n條同心圓環(huán)，對(duì)環(huán)帶進(jìn)行二進(jìn)制編碼。內(nèi)部傳感器內(nèi)部傳感器二、速度傳感器速度傳感器：測(cè)量機(jī)器人關(guān)節(jié)速度。 測(cè)速發(fā)電機(jī)、增量光電編碼器。測(cè)速發(fā)電機(jī)：把機(jī)械轉(zhuǎn)速變換成電壓信號(hào)，輸出電壓與輸入的轉(zhuǎn)速成正比。 u = k*n k是常數(shù)直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理1永久磁鐵；2轉(zhuǎn)子線圈；3電刷；4整流子內(nèi)部傳感器內(nèi)部傳感器 外部傳感器用來(lái)檢測(cè)機(jī)器人所處環(huán)境及目標(biāo)狀況，從而使得機(jī)器人能夠與環(huán)境

5、發(fā)生交互作用并對(duì)環(huán)境具有自我校正和適應(yīng)能力。 如：是什么物體，離物體的距離有多遠(yuǎn)，抓取的物體是否滑落等。 廣義來(lái)看，機(jī)器人外部傳感器就是具有人類五官的感知能力的傳感器。外部傳感器外部傳感器 外力沿壓電材料特定晶向作用使晶體產(chǎn)生形變，在相應(yīng)的晶面上將產(chǎn)生電荷，去掉外力后壓電材料又重回不帶電狀態(tài)，這種由外力作用產(chǎn)生電極化的現(xiàn)象叫正壓電效應(yīng)。 逆壓電效應(yīng)：壓電效應(yīng)是可逆的。在壓電材料特定晶向施加電場(chǎng)時(shí)，不僅有極化現(xiàn)象發(fā)生，還特產(chǎn)生機(jī)械形變。去掉電場(chǎng)，應(yīng)力和形變也隨之消失，這種現(xiàn)象稱作逆壓電效應(yīng)。 半導(dǎo)體材料受到外力作用時(shí)電阻率會(huì)發(fā)生變化。原因是外力作用使原子點(diǎn)陣排列發(fā)生變化，晶格間距的改變使禁帶寬度

6、變化，導(dǎo)致載流子遷移率及濃度變化，即電阻率發(fā)生變化。壓阻效應(yīng)壓電效應(yīng)外部傳感器外部傳感器物質(zhì)在光照作用下釋放電子的現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)，釋放的電子叫光電子，光電子在外電場(chǎng)作用下形成的電流叫光電流。由實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的光電效應(yīng)的規(guī)律是光電流大小與入射光頻率有關(guān)，當(dāng)入射光頻率低于某一極限頻率時(shí)，將不產(chǎn)生光電效應(yīng)。只有當(dāng)入射光頻率高于極限額串時(shí)，光電流的大小才與入射光強(qiáng)度成正比。光電效應(yīng)外部傳感器外部傳感器在既無(wú)外電場(chǎng)也無(wú)外力作用時(shí)，電石、水品等晶體材料受溫度變化的影響，其品格的原子排列發(fā)生變化，也能產(chǎn)生自發(fā)極化。這是由于當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，晶體的熱膨脹和熱振動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化，在晶面上將產(chǎn)生電荷，表現(xiàn)出自發(fā)極化現(xiàn)象，稱作熱釋電效應(yīng)。熱釋電效應(yīng)外部傳感器外部傳感器力覺(jué)傳感器力覺(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、關(guān)節(jié)力、指力和支座力傳感器，是機(jī)器人重要的傳感器之一。 關(guān)節(jié)力傳感器:測(cè)量驅(qū)動(dòng)器本身的輸出力和力矩，用于控制中的力反饋。腕力傳感器：測(cè)量作用在末端執(zhí)行器上的各向力和力矩。指力傳感器：測(cè)量夾持物體手指的受力情況。力覺(jué)傳感器主要使用的元件是電阻應(yīng)變片。外部傳感器外部傳感器日本大和制衡株式會(huì)社林純一研制的腕力傳感器。整體輪輻式結(jié)構(gòu)，傳感器在十字梁與輪緣聯(lián)結(jié)處有一個(gè)柔性環(huán)節(jié)，在四根交叉梁上共