機器人傳感器一

1、機器人傳感器（一）機器人傳感器（一）內(nèi)容簡介內(nèi)容簡介1 1，機器人簡介，機器人簡介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器人：不具有感知和反饋，示教再現(xiàn)型 第二代機器人：對外界環(huán)境有一定感知能力，具有視覺、觸覺、聽覺等功能。第三代機器人：智能機器人，具有感覺能力，有記憶、推理和決策的能力，有與外部世界對象、環(huán)境和人相適應(yīng)、相協(xié)調(diào)的工作機能。為了檢測作業(yè)對象、環(huán)境或機器人與它們的關(guān)系，在機器人上安裝了觸覺、視覺、力覺、接近覺、超聲波等傳感器，進(jìn)行定位和控制，實現(xiàn)類似人類感知作用。機器人傳感器是指機器人對內(nèi)外部環(huán)境感知的物理量變換為電

2、量輸出的裝置。機器人簡介機器人簡介機器機器人人內(nèi)傳感器用于測量機器人自身狀態(tài)測量與機器人作業(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)靈巧機械手靈巧機械手三個手指三個手指3個關(guān)節(jié)個關(guān)節(jié)電電 機機角度傳感器角度傳感器復(fù)合觸覺傳感器復(fù)合觸覺傳感器通過從結(jié)構(gòu)與功能上模仿人手，實現(xiàn)對各種形狀物體的靈巧操作，精確的力控制與運動控制傳感器的分類傳感器的分類 機器人內(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)簡單，性能穩(wěn)定可靠，

3、精度高，較方便地選擇其輸出信號范圍。內(nèi)部傳感器內(nèi)部傳感器電位器式位移傳感器的可動電刷與被測物體相連。物體的位移引起電位器移動端的電阻變化。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）檢測裝置，通過光電轉(zhuǎn)換，將輸出軸上的機械幾何位移量轉(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，應(yīng)用廣泛。一般裝在機器人各關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)軸上，用來測量各關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過的角度。 光電編碼器由光柵盤和光電檢測裝置組成。常見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機轉(zhuǎn)動，輸出脈沖信號。根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向用計數(shù)器對輸出脈沖計數(shù)就能確定電動機的位移或轉(zhuǎn)速。根據(jù)其刻度方法及信號輸出形式，分為增量式、絕對式以及混合式三種。透明圓盤上設(shè)置n條同心圓環(huán)，對環(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：測量機器人關(guān)節(jié)速度。 測速發(fā)電機、增量光電編碼器。測速發(fā)電機：把機械轉(zhuǎn)速變換成電壓信號，輸出電壓與輸入的轉(zhuǎn)速成正比。 u = k*n k是常數(shù)直流測速發(fā)電機的結(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 外部傳感器用來檢測機器人所處環(huán)境及目標(biāo)狀況，從而使得機器人能夠與環(huán)境

5、發(fā)生交互作用并對環(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。 廣義來看，機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時，不僅有極化現(xiàn)象發(fā)生，還特產(chǎn)生機械形變。去掉電場，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電阻率會發(fā)生變化。原因是外力作用使原子點陣排列發(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，光電子在外電場作用下形成的電流叫光電流。由實驗發(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，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，光電流的大小才與入射光強度成正比。光電效應(yīng)外部傳感器外部傳感器在既無外電場也無外力作用時，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，晶體的熱膨脹和熱振動狀態(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傳感器力覺是指對機器人的指、肢和關(guān)節(jié)等運動中所受力的感知。主要包括腕力、關(guān)節(jié)力、指力和支座力傳感器，是機器人重要的傳感器之一。 關(guān)節(jié)力傳感器:測量驅(qū)動器本身的輸出力和力矩，用于控制中的力反饋。腕力傳感器：測量作用在末端執(zhí)行器上的各向力和力矩。指力傳感器：測量夾持物體手指的受力情況。力覺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)處有一個柔性環(huán)節(jié)，在四根交叉梁上共