第06章-机器人传感器详解.ppt

第一节 机器人传感技术 1、机器人与传感器 研究机器人，首先从模仿人开始，通过考察人的劳动我们发现，人类是通过五种熟知的感官（视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉）接收外界信息的，这些信息通过神经传递给大脑，大脑对这些分散的信息进行加工、综合后发出行为指令，调动肌体（如手足等）执行某些动作。如果希望机器人代替人类劳动，则发现大脑可与当今的计算机相当，肌体与机器人的机构本体（执行机构）相当，五官可与机器人的各种外部传感器相当。 机器人则是通过传感器得到感觉信息的。其中，传感器处于连接外界环境与机器人的接口位置，是机器人获取信息的窗口。要使机器人拥有智能，对环境变化做出反应，首先，必须使机器人具有感知环境的能力，用传感器采集信息是机器人智能化的第一步；其次，如何采取适当的方法，将多个传感器获取的环境信息加以综合处理，控制机器人进行智能作业，则是提高机器人智能程度的重要体现。因此，传感器及其信息处理系统，是构成机器人智能的重要部分，它为机器人智能作业提供决策依据。 2、机器人传感器的分类 机器人用传感器也可分为内部传感器和外部传感器。 内部传感器是用来确定机器人在其自身坐标系内的姿态位置的，如用来测量位移、速度、加速度和应力的通用型传感器。 而外部传感器则用于机器人本身相对其周围环境的定位。外部传感机构的使用使机器人能以柔性方式与其环境互相作用。负责检验诸如距离、接近程度和接触程度之类的变量，便于机器人的引导及物体的识别和处理。 Senses of Robotics (用途) 内部传感器：检测机器人本身状态（关节位移,手臂间角度等）的传感器。 控制检测 外部传感器：检测机器人所处环境（是什么物体，离物体的距离有多远等）及状况（抓取的物体滑落等）的传感器。 与环境的交互 Senses of Robotics 1.内部状态的感觉 （1）位置和角度传感器 典型的传感器是电位计。检测的是以电阻中心为基准位置的移动距离。 E：输入电压 L：距中心最大移动距离 X：中心向左端移动的距离 e：电阻右侧的输出电压 Senses of Robotics 另有光电传感器。 Senses of Robotics (2)角度传感器： 回转式编码器。 Senses of Robotics 2.外部状况的感觉 （1）物体识别传感器 典型的是视觉传感器。如摄像机。视觉是利用 光（机器人可用红外线等）的非接触方式。 触觉也能识别物体。机器人可以用触觉传感器 来实现这种机能。 Senses of Robotics （2）物体探测传感器 视觉传感器是一种识别物体而且知道其存在的 传感器。 例如光电开关。(光遮断) 视觉传感器、光电开关和超声波传感器，即使 物体较远也能探测其存在。 Senses of Robotics （3）极近物体探测传感器 探测非常近的物体存 在的传感器称为接近传感 器。 Senses of Robotics （4）距离传感器 定位,避障 摄像机做距离传感器。具体留待7.4节介绍。 超声波做距离传感器。可用于鱼群探测、金属 内部探伤等方面。 Senses of Robotics （5）力觉传感器 力觉传感器是检测力和力矩的施加地点大小方 向三个量的传感器。装配,力控制 力的检测主要是用电阻应变片（参看7.2节）。 根据形变量检测轴向力，返回力和力矩 Senses of Robotics （6）其他传感器 利用声波：语音识别传感器。分析振动声音探 测机械故障的点传感器。 热传感器：点检传感器。 通过分析敲打的声音测定果品成熟程度的传感 器。 根据近红外线的糖度吸收程度测定水果甜度的 传感器 Senses of Robotics 1.接触觉传感器 接触觉传感器：探测是否接触到物体，传感器接受由于接触(碰及)产生的柔量。 微动开关：(微小力）按下开关就能进入电信号的 简单机构。 猫胡须传感器：如图a,b 检查是否有接触 Senses of Robotics 3.滑觉传感器 滑觉传感器：检测垂直加压力