工业机器人的传感器演示教学.pptx

第五章 工业机器人的传感器机电工程学院5.1 工业机器人的感觉系统5.2 工业机器人内部传感器5.3 工业机器人外部传感器5.4 工业机器人传感器应用视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉、平衡感觉其他机电工程学院5.1 工业机器人的感觉系统1 、 工业机器人感觉系统的基本组成机电工程学院工业机器人的感觉系统包括：传感器；通过传感器获得数据的处理。2、工业机器人常用传感器的分类机器人传感器按用途可分为内部传感器和外部传感器。内部传感器装在操作机上，包括位移、速度、加速度传感器，是为了检测机器人操作机内部状态，在伺服控制系统中作为反馈信号。外部传感器，如视觉、触觉、力觉距离等传感器，是为了检测作业对象及环境与机器人的联系。3、工业机器人传感器的要求与选择一般要求： 精度高、重复性好 稳定性和可靠性好 抗干扰能力强 质量轻、体积小、安装方便特定要求： 适应加工任务要求 满足机器人控制的要求 满足安全性要求以及其它辅助工作的要求机电工程学院5.2 工业机器人内部传感器1 概述内部传感器中，位置传感器和速度传感器，是当今机器人反馈控制中不可缺少的元件。现已有多种传感器大量生产，但倾斜角传感器、方位角传感器及振动传感器等用作机器人内部传感器的时间不长，其性能尚需进一步改进。机电工程学院2、内部传感器功能分类1）规定位置、规定角度的检测2）位置、角度测量3）速度、角速度测量4）加速度测量机电工程学院2、内部传感器功能分类1）规定位置、规定角度的检测检测预先规定的位置或角度，可以用开/关两个状态值，用于检测机器人的起始原点、越限位置或确定位置。 1) 微型开关：规定的位移或力作用到微型开关的可动部分(称为执行器)时，开关的电气触点断开或接通。限位开关通常装在盒里，以防外力的作用和水、油、尘埃的侵蚀。 2) 光电开关：光电开关是由LED光源和光敏二极管或光敏晶体管等光敏元件组成，相隔一定距离而构成的透光式开关。当光由基准位置的遮光片通过光源和光敏元件的缝隙时，光射不到光敏元件上，而起到开关的作用机电工程学院2、内部传感器功能分类2）位置、角度测量测量机器人关节线位移和角位移的传感器是机器人位置反馈控制中必不可少的元件。a)电位器b)旋转变压器c)编码器 在各定子线圈加上交流电压，转子线圈中由于交链磁通的变化产生感应电压。感应电压和励磁电压之间相关联的耦合系数随转子的转角而改变。因此，根据测得的输出电压，就可以知道转子转角的大小。机电工程学院关于旋转变压器旋转变压器由铁心、两个定子线圈和两个转子线圈组成，是测量旋转角度的传感器。定子和转子由硅钢片和坡莫合金叠层制成，如图所示。 机电工程学院 关于编码器编码器输出表示位移增量的编码器脉冲信号，并带有符号。据检测原理，编码器可分为：光学式、磁式、感应式和电容式。根据其刻度方法及信号输出形式，分为增量式编码器和绝对式编码器。作为机器人位移传感器，光电编码器应用最为广泛。机电工程学院2、内部传感器功能分类3）速度、角速度测量速度、角速度测量是驱动器反馈控制必不可少的环节。有时也利用测位移传感器测量速度及检测单位采样时间位移量，但这种方法有其局限性：低速时测量不稳定的危险；高速时，只能获得较低的测量精度。最通用的速度、角速度传感器是测速发电机或成为转速表的传感器、比率发电机。测量角速度的测速发电机，可按其构造分为直流测速发电机、交流测速发电机和感应式交流测速发电机。机电工程学院2、内部传感器功能分类4）加速度测量随着机器人的高速比、高精度化，机器人的振动问题提上日程。为了解决振动问题，有时在机器人的运动手臂等位置安装加速度传感器，测量振动加速度，并把它反馈到驱动器上。 a)应变片加速度传感器 b)伺服加速度传感器 c)压电感应加速度传感器 d)其他类型传感器机电工程学院2、内部传感器功能分类4）加速度测量随着机器人的高速比、高精度化，机器人的振动问题提上日程。为了解决振动问题，有时在机器人的运动手臂等位置安装加速度传感器，测量振动加速度，并把它反馈到驱动器上。 a)应变片加速度传感器 b)伺服加速度传感器 c)压电感应加速度传感器 d)其他类型传感器5.3 工业机器人外部传感器1．概述 为了检测作业对象及环境或机器人与它们的关系，在机器人上安装了触觉传感器、视觉传感器、力觉传感器、接近觉传感器、超声波传感器和听觉传感器，大大改善了机器人工作状况，使其能够更充分地完成复杂的工作。 由于外部传感器为集多种学科于一身的产品，有些方面还在探索之中，随着外部传感器的进一步完善，机器人的功能越来越强大，将在许多领域为人类做出更大贡献。机电工程学院机电工程学院2．外部传感器功能分类（1）触觉传感器触觉是接触、冲击、压迫等机械刺激感觉的综合，触觉可以用来进行机器人抓取，利用触觉可进一步感知物体的形状、软硬等物理性质。一般把检测感