機器人傳感器

1、機器人傳感器目錄目錄 第一節(jié) 小組討論 第二節(jié) 機器人分類及應用 1.機器人的描述 2.機器人的結構 第三節(jié) 機器人傳感器 1.視覺傳感器的介紹及類型 2.接觸覺傳感器的類型與應用 3.機器人接近覺傳感器類型 機器人的描敘機器人的描敘機器人（Robot）是自動執(zhí)行工作的機器裝置。它既可以接受人類指揮，又可以運行預先編排的程序，也可以根據以人工智能技術制定的原則綱領行動。它的任務是協(xié)助或取代人類工作的工作，例如生產業(yè)、建筑業(yè)，或是危險的工作機器人的結構組成機器人的結構組成v 機器人 一般由執(zhí)行機構、驅動裝置、檢測裝置和控制系統(tǒng)和復雜機械等組成。v 執(zhí)行機構就是機器人的本體。v 驅動裝置是驅使執(zhí)行

2、機構運動的機構，按照控制系統(tǒng)發(fā)出的指令信號，借助于動力元件使機器人進行動作 。v 檢測裝置的作用是實時檢測機器人的運動及工作情況，根據需要反饋給控制系統(tǒng)，與設定信息進行比較后，對執(zhí)行機構進行調整，以保證機器人的動作符合預定的要求。 機器人按時間的分類：機器人按時間的分類：第一代機器人是20世紀七十年代，由固定的、非程序控制的、無感應器的機電設備構成。第二代機器人誕生于20世紀80年代，內置了感應器和可編程控制器。它們對外界環(huán)境有感應，具有聽覺、嗅覺、視覺等功能。排爆機器人第三代機器人囊括自20世紀90年代到迄今為止發(fā)明的所有機器人。由復雜程序設計研發(fā)有音識別和語音合成及其它一些高級功能。不僅有

3、感覺能力還有獨立判斷和行動的能力，并有記憶能力，推理決策的能力。第四代機器人目前還在研發(fā)階段，預計具備人工智能、自我復制、自動組裝和納米尺寸等特點。按機器人用途分為兩種：按機器人用途分為兩種： 軍用機器人民用機器人民用機器人機器人主要的傳感器機器人主要的傳感器 視覺傳感器v 是辨識圖像獲取、圖像處理和圖像理解過程。v 力覺v 機器人力傳感器就安裝部位來講，可以分為關節(jié)力傳感器、腕力傳感器和指力傳感器。v 觸覺v 觸覺能感知目標物體的表面性能和物理特性：柔軟性、硬度、彈性、粗糙度和導熱性等。v 接近覺v 使機器人在移動或操作過程中獲知目標（障礙）物的接近程度，移動機器人可以實現避障，v 聽覺v

4、是特定人的語音識別系統(tǒng)和非特定人的語音識別系統(tǒng)根據檢測對象機器人傳感器的分類：根據檢測對象機器人傳感器的分類： u內部信息傳感器用于檢測機器人各部分的內部狀況，如各關節(jié)的位置、速度、加速度等，并將所測得的信息作為反饋信號送至控制器，形成閉環(huán)控制。u外部信息傳感器用于獲取有關機器人的作業(yè)對象及外界環(huán)境等方面的信息，是機器人與周圍交互工作的信息通道。是用來執(zhí)行視覺、接近覺，嗅覺，聽覺等傳感器。內部傳感器功能分類內部傳感器功能分類 （1）位置、角度測量線位移和角位移的傳感器 （2）速度、角速度測量 速度、角速度傳感器 （4）加速度測量加速度傳感器 1）應變片加速度傳感器 2）伺服加速度傳感器 3）壓

5、電感應加速度傳感器傳感器傳感器壓電式加速度傳感器角速度傳感器機器人傳感器按功能分類機器人傳感器按功能分類類別類別檢測內容檢測內容應用目的應用目的傳感器件傳感器件 明暗覺是否有光，亮度多少判斷有無對象，并得到定量結果光敏管、光電斷續(xù)器色覺對象的色彩及濃度利用顏色識別對象的場合彩色攝像機、濾波器、彩色CCD位置覺物體的位置、角度、距離物體空間位置、判斷物體移動光敏陣列、CCD等形狀覺物體的外形提取物體輪廓及固有特征，識別物體光敏陣列、CCD等接觸覺與對象是否接觸，接觸的位置確定對象位置，識別對象形態(tài)，控制速度，安全保障，異常停止，尋徑光電傳感器、微動開關、薄膜特點、壓敏高分子材料 壓覺對物體的壓力

6、、握力、壓力分布控制握力，識別握持物，測量物體彈性壓電元件、導電橡膠、壓敏高分子材料 力覺機器人有關部件（如手指）所受外力及轉矩控制手腕移動，伺服控制，正解 完 成 作 業(yè)應變片、導電橡膠 接近覺對象物是否接近，接近距離，對象面的傾斜控制位置，尋徑，安全保障，異 常 停 止光傳感器、氣壓傳感器、超聲波傳感器、電渦流傳感器、霍爾傳感器滑覺垂直握持面方向物體的位移，重力引起的變形修正握力，防止打滑，判斷物體重量及表面狀態(tài)球形接點式、光電旋轉傳感器、角編碼器、振動檢測器視覺傳感器視覺傳感器v 視覺傳感器是整個機器人視覺系統(tǒng)信息的直接來源，主要由一個或者兩個圖形傳感器組成，有時還要配以光投射器及其他輔

7、助設備。視覺傳感器的主要功能是獲取足夠的機器視覺系統(tǒng)要處理的最原始圖像。圖像傳感器可以使用激光掃描器、線陣和面陣CCD攝像機或者TV攝像機，也可以是最新出現的數字攝像機等 視覺傳感器視覺傳感器光敏電阻：光敏電阻是一種隨著照射在上面的可見光強度變化而阻值發(fā)生變化的電阻，可以根據其阻值的變化判斷出光強。優(yōu)點：成本低廉 可靠性好 測量準確視覺傳感器的應用視覺傳感器的應用機器人的觸覺傳感器機器人的觸覺傳感器 機器人觸覺主要分為：接觸覺、壓覺、滑覺、力覺四種感應器。接觸覺傳感器接觸覺傳感器接觸覺是通過與對象物體彼此接觸而產生的，所以最好使用手指表面高密度分布觸覺傳感器陣列，它柔軟易于變形，可增大接觸面積

8、，并且有一定的強度，便于抓握。接觸覺傳感器可檢測機器人是否接觸目標或環(huán)境，用于尋找物體或感知碰撞。接觸覺傳感器接觸覺傳感器 用來判斷機器人是否接觸物體的測量傳感器，可以感知機器人與周圍障礙物的接近程度。接近覺傳感器可以使機器人在運動中接觸到障礙物時向控制器發(fā)出信號。 觸覺可以分為激光式、超聲波式、紅外線式等幾種。目前國內外對接近覺傳感器的研究，主要有氣壓式、超導式、磁感式、電容式、光電式五種工作類型觸覺傳感器觸覺傳感器v 最經濟適用的形式是各種微動開關 v 微動開關由滑柱、彈簧、基板和引線構成v 優(yōu)點：性能可靠、成本低、使用方便 v 除微動開關外，接觸覺傳感器還采用碳素纖維及聚氨基甲酸酯為基本

9、材料構成覺傳感器 壓覺傳感器壓覺傳感器v 壓覺傳感器即是壓力傳感器，它安裝在機器人的手指上，用來感應被借物體壓力的一種傳感器。v 目前有兩種材料的壓力傳感器。一是碳素纖維的傳感器和導電硅橡膠傳感器。v 優(yōu)點：碳素纖維有重量小、絲細、機械強度高等特點 。v 導電硅橡膠柔性好、有利于機械手抓握 。v缺點：靈敏度低、機械滯后性大 常見的壓力傳感器常見的壓力傳感器承重的壓力傳感器機器人手臂供水壓力傳感器滑覺傳感器滑覺傳感器v 它是用來檢測機器人與抓握對象間滑移程度的傳感器 。它能檢測滑動的大小和 方向。v 滑覺傳感器主要有電容式、壓阻式、磁敏式、光纖式和壓電式等類型。v 優(yōu)點： 光纖傳感器具有體積小、不