机器人传感技术论文-胡蓉.doc

机器人传感技术论文 课程名称：机器人技术 任课老师：张辉 学院：汽机学院 专业：机械设计制造及其自动化（机电） 班级：10级（2）班 姓名: 学号： 机器人传感技术 （201021030202 胡蓉） 摘要：工业机器人工作的稳定性，依赖于机器人对工作环境的感觉和自主适应能力，因此需要高性能传感器以及各传感器质检的协调工作。由于不同行业工作环境具有特殊性和不确定性，随着工业机器人应用领域的不断扩大，对机器人感觉系统的要求也不断提高，机器人感觉系统的设计由此成为机器人技术的一个重要发展方向。机器人感觉系统的设计实现机器人智能化的基础，主要表现在新型传感器的应用及多传感器信息技术的融合上。本论文主要对工业机器人传感器的主要成就，研究方向和发展进行介绍。 关键词：机器人 传感器 应用 发展 一般机器人有类似人脑功能的思维子系统，类似于眼睛、皮肤、耳等功能的感觉子系统，类似于手脚功能的运动子系统。人脑、手、足、皮肤、眼睛、耳、舌等的功能在机器人中分别对应于判断和控制、把握、行走、触觉、视觉、听觉、味觉等，各种功能之间有着很强的关联性和依赖性，通过传感器使这些功能得以充分发挥。例如机器人装配作业中，一般有决定零件安装位置的距离传感器、检测零件形状的视觉或触觉传感器以及能检测手的把握状态及安装状态的滑觉传感器和力觉传感器。机器人能够根据从这些传感器获取的信息作出判断、控制并进行有效工作。 机器人传感器主要包括机器人视觉、力觉、触觉、接近觉、距离觉、姿态觉、位置觉等传感器。由于机器人视觉研究的重要性和复杂性，一般将机器人视觉单独列为一个学科研究。与大量使用的工业检测传感器相比，机器人传感器对传感信息的种类和智能化处理的要求更高。 经过数年的努力，我国机器人传感技术在原有的相关研究基础近乎空白的情况下，有了长足的进步，研究和发展均取得了可喜的成就。我国机器人智能传感器的主要成就如下。 （１）６维力／力矩传感器系列 ６维力传感器是机器人最重要的外部传感器之一，它能同时获取３维空间的３维力和力矩信息，广泛用于力／位置控制、轴孔配合、轮廓跟踪及双机器人协调等机器人控制。２０世纪８０年代末，西方巴黎经济统筹委员会还对我国和东欧各国禁运该类产品。中国科学院、国家基金委、国家“８６３” 计划等先后多次资助该类项目的研究，取得的研究成果包括：６维腕力传感器、６维／多维指力传感器、６维／多维脚力传感器等，其中中国科学院合肥智能机械所研制的ＳＡＦＭＳ型系列６维腕力／指力传感器已成为国内各智能机器人研究单位的首选，并有少量输出海外。 （２）触觉传感器系列 触觉传感器通过接触方式去感知目标物的表面形貌特征、接触力信息，进而实现目标识别、判别接触位置以及有无滑动的趋势等，是一种与视觉功能互补的感觉功能。我国已研制成功光学阵列触觉传感器、触觉临场感实验系统、多功能类皮肤触觉传感器、主动式触觉实验系统、机器人自动抓握和分类物体系统等，这些成果在利用新技术、新工艺、新方法等方面都取得了突破性进展。 （３）位置／姿态传感器系列 位置／姿态传感器用于对机器人和机器人末端执行器的位置和姿态的判断我国已成功研制出气流式倾角传感器，液体倾角传感器，激光轴角编码器，超声波、激光、红外测距传感器等，其中气流式倾角传感器已用于机器人姿态控制；５８ｍｍ 光学倍频激光轴角编码器，无电细分的原始角分辨率达到每圈１６２０００脉冲，将我国机器人位置传感器的制造技术带入世界先进水平行列。 （４）带有力／触觉临场感的机器人装配作业平台 装配作业平台操纵机器人主手，通过远距离的从手完成目标有哪些信誉好的足球投注网站、抓取操作时，有力／触感觉临场感；同时实现了６维腕力传感器的动态补偿，使其动态响应小于５ｍｓ；将运动视觉与超声测距相结合用于机器人作业中的工件识别、定位与抓取，使机器人作业能适应非结构化环境和复杂的工艺过程。 1.机器人传感技术的发展趋势 未来机器人传感技术的研究，除不断改善传感器的精度、可靠性和降低成本等外，随着机器人技术转向微型化、智能化，以及应用领域从工业结构环境拓展至深海、空间和其他人类难以进入的非结构环境，使机器人传感技术的研究与微电子机械系统、虚拟现实技术有更密切的联系。同时，对传感信息的高速处理、多传感器融合和完善的静、动态标定测试技术也将会成为机器人传感器研究和发展的关键技术。 随着机器人技术的发展，适应未来机器人的感知系统及相关研究将成为主要研究方向，未来机器人传感器及相关研究包括以下方面。 （１）多智能传感器技术 工业系统向大型、复杂、动态和开放的方向转变使传统的工业系统和机器人技术遇到了严重的挑战，分布式人工智能（ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＡｒｔｉｆｉｃｉａｌＩｎｔｅ