機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用 課件 第7章 機(jī)器人感覺

機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用Fundamentalsandapplicationsofrobotics第七章:工業(yè)機(jī)器人感覺2目錄7.1工業(yè)機(jī)器人的感覺系統(tǒng)7.2內(nèi)部傳感器7.3外部傳感器37.1工業(yè)機(jī)器人的感覺系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人感覺系統(tǒng)的基本組成工業(yè)機(jī)器人常用傳感器的分類工業(yè)機(jī)器人傳感器的選用原則47.1工業(yè)機(jī)器人的感覺系統(tǒng)傳感器部分信息處理部分7.1.1工業(yè)機(jī)器人感覺系統(tǒng)的基本組成57.1工業(yè)機(jī)器人的感覺系統(tǒng)內(nèi)部傳感器：用于檢測(cè)機(jī)器人自身狀態(tài)，如機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中的位置、速度、加速度，手臂間角度等。外部傳感器：用于檢測(cè)機(jī)器人所處的對(duì)象和環(huán)境狀況，如判別機(jī)器人抓取對(duì)象的形狀、空間位置，抓取對(duì)象周圍是否存在障礙，被抓取物體是否滑落等。末端執(zhí)行器傳感器：安裝在末端執(zhí)行器上，用于檢測(cè)處理精巧作業(yè)的感覺信息，類似于人的觸覺；環(huán)境識(shí)別傳感器：用于識(shí)別物體、檢測(cè)物體與機(jī)器人的距離等。7.1.2工業(yè)機(jī)器人常用傳感器的分類67.1工業(yè)機(jī)器人的感覺系統(tǒng)一般性要求：精度高、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)的要求；滿足機(jī)器人控制的要求；滿足機(jī)器人自身安全和機(jī)器人使用者的安全性要求以及其他輔助工作的要求。7.1.3工業(yè)機(jī)器人傳感器的選用原則77.2內(nèi)部傳感器位置傳感器速度傳感器加速度傳感器87.2內(nèi)部傳感器電位器旋轉(zhuǎn)變壓器感應(yīng)同步器旋轉(zhuǎn)編碼器7.2.1位置傳感器9電位器：直線型直線型電位器10電位器：旋轉(zhuǎn)型旋轉(zhuǎn)型電位器1-旋轉(zhuǎn)軸；2-導(dǎo)電環(huán)；3-電刷；4-電位器11旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器原理圖K：轉(zhuǎn)子、定子問的匝數(shù)比12感應(yīng)變壓器感應(yīng)同步器結(jié)構(gòu)原理圖Ф

：與動(dòng)尺位移x相對(duì)應(yīng)的電角度

K2：動(dòng)尺、定尺繞組的耦合系數(shù)13旋轉(zhuǎn)編碼器：絕對(duì)型絕對(duì)型電磁式旋轉(zhuǎn)編碼器14旋轉(zhuǎn)編碼器：絕對(duì)型自然二進(jìn)制碼與二進(jìn)制格雷碼（循環(huán)碼）的對(duì)照表十進(jìn)制數(shù)自然二進(jìn)制數(shù)格雷碼十進(jìn)制數(shù)自然二進(jìn)制數(shù)格雷碼00000000081000110010001000191001110120010001110101011113001100101110111110401000110121100101050101011113110110116011001011411101001701110100151111100015旋轉(zhuǎn)編碼器：絕對(duì)型自然二進(jìn)制碼與二進(jìn)制格雷碼（循環(huán)碼）的轉(zhuǎn)換16旋轉(zhuǎn)編碼器：絕對(duì)型絕對(duì)型光電式旋轉(zhuǎn)編碼器17旋轉(zhuǎn)編碼器：增量型增量型電磁式旋轉(zhuǎn)編碼器18旋轉(zhuǎn)編碼器：增量型增量式光電編碼器原理197.2內(nèi)部傳感器測(cè)速發(fā)電機(jī)增量型光電編碼器7.2.2速度傳感器20測(cè)速發(fā)電機(jī)測(cè)速發(fā)電機(jī)工作原理21增量型光電編碼器時(shí)間增量測(cè)量電路模擬方式：用頻率-電壓(F/V)轉(zhuǎn)換器將編碼器測(cè)得的脈沖頻率轉(zhuǎn)換成與速度成正比的模擬電壓。數(shù)字方式227.2內(nèi)部傳感器壓電式加速度傳感器電阻應(yīng)變片式加速度傳感器7.2.3加速度傳感器23壓電式加速度傳感器壓電式加速度傳感器工作原理1-彈簧；2-質(zhì)量塊；3-壓電元件；4-引出電極；5-殼體24應(yīng)變式加速度傳感器應(yīng)變式加速度傳感器工作原理1-板簧；2、3、4、5-應(yīng)變片；6-重錘257.3外部傳感器觸覺傳感器接近覺傳感器接觸覺傳感器壓覺傳感器滑覺傳感器力覺傳感器視覺傳感器26接近覺傳感器氣壓式接近覺傳感器電感式接近覺傳感器電容式接近覺傳感器光電式接近覺傳感器超聲波式接近覺傳感器紅外線式接近覺傳感器各種接近覺傳感器的基本原理27氣壓式接近覺傳感器氣壓式接近覺傳感器基本原理28電感式接近覺傳感器電渦流式傳感器基本原理29電容式接近覺傳感器電容式傳感器基本原理30光電式傳感器基本原理電容式接近覺傳感器31超聲波式傳感器基本原理超聲波式接近覺傳感器1-被測(cè)物體；2-超聲波發(fā)生器；3-超聲波接收器32熱釋電紅外線光敏材料：鈦酸鋇、鉭酸鋰、硫酸三甘肽、壓電陶瓷（PZT）、高分子薄膜（PVFZ）熱釋電效應(yīng)的形成原理紅外線式接近覺傳感器的組成紅外線式接近覺傳感器33接觸覺傳感器的結(jié)構(gòu)原理圖接觸覺傳感器34陣列式壓覺傳感器結(jié)構(gòu)原理圖陣列式壓覺傳感器掃描電路壓覺傳感器：陣列式35檢測(cè)滑動(dòng)的方法根據(jù)滑移時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)將滑移量轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)動(dòng)量根據(jù)滑移時(shí)手爪與對(duì)象物間動(dòng)、靜摩擦力的變化根據(jù)手爪壓力分布的改變檢測(cè)滑動(dòng)的方法滑覺傳感器36力覺傳感器筒式腕力傳感器37力覺傳感器電感式轉(zhuǎn)矩傳感器結(jié)構(gòu)原理圖38CCD傳