机器人感觉技术与传感器讲义.ppt

第八章 机器人感觉技术与传感器;主要内容;8.1　感知器的相关概念;8.1.1 人类智能与人工智能;8.1.2 器官功能与传感器;什么是传感器;8.1.3 信息载体;8.1.4 机器人感觉器官的必要性 ;4、依靠传感器反馈来补偿误差。 5、降低对机器人及其工作对象精度的要求——“可以吃粗粮”； (1)随机安置物体的位置。从而降低购置固定夹具所需的高额费用； (2)允许物体的形状变化，可以放宽精度要求，而不必制成符合自动化装配线需求的高精度，也不需要高价地制造0.1mm精度的载体。例如，桔子和蛋等食品，其形状和尺寸是变动的，通过触觉传感器感知的信息，机器人可抓住它。;8.2 机器感觉原理、方式与过程;8.2.1 感觉原理;结构型传感器举例 ;变极距型电容式传感器 变极板面积型电容式传感器 变介质型电容式传感器 改变平行板间距的传感器可用来测量微米数量级的位移，而变化面积的传感器只适合测量厘米数量级的位移。 ;结构型传感器举例 ;光电式码盘是一种非接触性光电传感器。 它具有测量准确度高、响应速度快、结构简单、可靠性高和使用寿命长等优点。 典型的光码盘有ＴＬＰ50 7Ａ，ＴＬＰ80 0等类型。 为了确保转速测量准确度，使用单片机系统对脉冲信号处理。;线型电阻式荷重传感器;电桥回路;物性型传感器;光电传感器——;压电式传感器——;半导体电阻应变片 ;8.2.2 感觉方式;接触型：举例;非接触型;按特性和性能可将传感器作如下分类;8.2.3 感觉过程……阶段性;二次表加工处理过程： 信息初步处理：滤波、平滑、线性化、数据分组等 信号变送：将微弱的一次检测信号变为抗干扰性强的标准信号：0—5v 或 4—20mA 信息分析，内容非常丰富。;传感器信号的处理主要是进行信号的变换，去除噪声，信号的判断，检出，信号成分的分析，信号合成和再现等。 常用滤波方法有移动平均、数字微分、数字积分、同步积分、对数变换、互相关函数、自相关函数等。 通过综合多种传感器信息得到单个传感器所不能得到的信息，称为传感器融合技术。对来自各个传感器的信号通过学习算法、模糊推理等的有机结合，最后进行综合判断。;8.3 机器人传感器分类与选择;感　　觉;8.3.1 内部传感器;8.3.2 外部传感器;外部传感器;8.3.3 传感器选择的依据和评价;2.对机器人传感器选择的特殊要求 按照加工任务选择传感器 （1）搬运：力，触觉，视觉 （2）装配：力，触觉，视觉 （3）喷漆：位置检测，对象识别 （4）焊接：位置，速度 点焊：接近觉 弧焊：视觉 按照对机器人的控制方式选择传感器：位置，速度，加速度 按照辅助工作的要求： （1）外观检测：视觉 （2）工件定位：视觉，触觉，力 按照安全要求：力，触觉 3. 对机器人传感器的评价 ;（1）灵敏度：输出信号变化与输入信号变化之比 线性 S=Δy/ Δx 非线性 S=dy/dx S越大越好，但太高的灵敏度使稳定性下降（抗扰能力差） （2）线性度 y=bx b是常数则线性度高 （3）测量范围：被测量最大允许值与最小允许值之差，要覆盖机器人有关被测量的工作范围。 （4）精度：输出值与实测值之间的误差。 （5）重复性：多次测量同一个信号时的变化程度。 （6）分辨力：所能辨别的被测量的最小变化值。 （7）响应时间：输入信号变化后，输出信号变化达到稳态所需的时间。（振荡越短越好） ;8.4 位移、速度与加速度传感器;8.4.1 位置检测和位移检测;各检出用开关的概略比较;8.4.2 电位计式位移传感器;8.4.3 绝对位置光轴编码器;绝对编码器;编码的重要性;8.4.4 相对位置光轴编码器 (增量式光轴编码器 );码盘脉冲个数代表了位置，而单位时间里的脉冲个数表示这段时间里的平均速度。显然，单位时间越短，越能代表瞬时速度，但在太短的时间里，只能记到几个码盘脉冲，因而降低了速度分辨率。 目前解决方法如：可以采用两个码盘脉冲为一个时间间隔，然后用计数器记录在这段时间里高速脉冲源发出的脉冲数。;两种编码器的比较 ;8.4.5 测速发电机;(1)、直流测速发电机;直流测速发电机在控制系统中的应用;(2)、交流异步测速发电机 ;模拟式与数字式 模拟式……测速发电机 模拟法的相位滞后较小，反应速度快；用在数字系统时需要A/D转换。 数字式……光电码盘 数字法虽对系统稳定不利，但因成本低，易实现，应用也很广泛。 ;8.4.6 加速度传感器;地震式加速度传感器;8.5 触觉技术;触觉作用;8.5.1 接触觉;接触觉传感器;各种接触觉 传感器 1.导电橡皮 2.金属 3.绝缘体 4.海绵状橡皮 5. 橡皮 6.金属箔 7.碳素纤维 8.含碳海绵 10.泡沫塑料 11.铍青铜箔 12.基板 13.