机器人技术第八章机器人感觉技术-422-4 - 副本.ppt

内部传感器 测速发电机：是利用发电机原理的速度传感器或角速度传感器。按其构造分为直流测速发电机、交流测速发电机。 （5）测速发电机 直流测速发电机实际就是一种微型直流发电机，按定子磁极的励磁方式分为电磁式和永磁式。直流测速发电机的输出电压与转速要严格保持正比关系,这在实际中是难以做到的，直流测速发电机输出的是一个脉动电压，其交变分量对速度反馈控制系统、高精度的解算装置有较明显的影响。 交流测速发电机 交流异步测速发电机与交流伺服电动机的结构相似，其转子结构有笼型的，也有杯型的，在自动控制系统中多用空心杯转子异步测速发电机。 交流同步测速发电机因感应电势频率随转速而变，致使电机本身的阻抗及负载阻抗均随转速而变化，因此，输出电压不再与转速成正比关系。故同步测速发电机应用较少。 duzj01@hit.edu.cn 8.3 外部传感器 ——机器人环境及对象识别 外部传感器 1、机器人的触觉 机器人的触觉广义上可获取的信息是：接触信息；狭小区域上的压力信息；分布压力信息；力和力矩信息；滑觉信息。这些信息分别用于触觉识别和触觉控制。从检测信息及等级考虑，触觉识别可分为点信息识别、平面信息识别和空间信息识别3种。 单向微动开关：当规定的位移或力作用到可动部分(称为执行器)时，开关的接点断开或接通而发出相应的信号。 外部传感器 机器人的触觉——接近开关 接近开关：非接触式接近传感器有高频振荡式、磁感应式、电容感应式、超声波式、气动式、光电式、光纤式等多种接近开关。 当金属类被检测体接近传感器的感应区域，开关就能在无接触、无压力、无火花的情况下迅速发出电气指令，准确反应出运动机构的位置和行程。其定位精度、操作频率、使用寿命、安装调整的方便性和对恶劣环境的适用能力，是一般机械式行程开关所不能相比的。 常用的有： 两线制接近传感器：两线制接近传感器安装简单，接线方便；应用比较广泛，但却有残余电压和漏电流大的缺点。 三线式接近传感器：输出型有NPN和PNP两种，70年代日本产品绝大多数是NPN输出，西欧各国NPN、PNP两种输出型都有。 外部传感器 机器人的触觉——光电开关、触须传感器 光电开关是由LED光源和光电二极管或光电三极管等光敏元件，相隔一定距离间构成的透光式开关。当充当基准位置的遮光片通过光源和光敏元件间的缝隙时，光射不到光敏元件上，而起到开关的作用。光电开关的特点是非接触检测，精度可达0.5mm左右。 触须传感器由须状触头及其检测部构成，触头由具有一定长度的柔空软条丝构成，它与物体接触所产生的弯曲由在根部的检测单元检测。与昆虫的触角的功能一样，触须传感器的功能是识别接近的物体．用于确认所设定的动作的结束，以及根据接触发出回避动作的指令或有哪些信誉好的足球投注网站对象物的存在。 外部传感器 机器人的触觉——滑觉传感器 滑觉传感器是检测垂直加压方向的力和位移的传感器，可用来监测机器人与抓握对象间滑移程度。用手爪抓取处于水平位置的物体时，手爪对物体施加水平压力，如果压力较小，垂直方向作用的重力会克服这个压力使物体下滑。能够克服重力的手抓把持力称为最小把持力。 滑觉传感器按被测物体滑动方向可分为三类：无方向性、单方向性和全方向性传感器。其中无方向性传感器只能检测是否产生滑动，无法判别方向；单方向性传感器只能检测单一方向的滑移；全方向性传感器可检测个方向的滑动情况。这种传感器一般制成球形以满足需要。 滑觉传感器：（a）力的平衡（b）重心的移动 滚轮式滑觉传感器 外部传感器 机器人的触觉——滑觉传感器 滚轮式传感器只能检测一个方向的滑动。为此，南斯拉夫贝尔格莱德大学研制的机器人专用滑觉传感器（如所图）。它由一个金属球和触针组成, 金属球表面分成许多个相间排列的导电和绝缘小格。 触针头很细, 每次只能触及一格。当工件滑动时, 金属球也随之转动, 在触针上输出脉冲信号。脉冲信号的频率反映了滑移速度, 脉冲信号的个数对应滑移的距离。接触器触头面积小于球面上露出的导体面积, 它不仅可做得很小, 而且提高了检测灵敏度。 球与被握物体相接触, 无论滑动方向如何, 只要球一转动, 传感器就会产生脉冲输出。该球体在冲击力作用下不转动, 因此抗干扰能力强。 被加持物体 球形滑觉传感器 外部传感器 机器人的触觉——触觉传感器阵列 人类的触觉能力是相当强的。人们不但能够拣起一个物体，而且不用眼睛也能识别它的外形，并辨别出它是什么东西。许多小型物体完全可以靠人的触觉辨认出来，如螺钉、开口销、圆销等。如果要求机器人能够进行复杂的装配工作，它也需要具有这种能力。采用多个接触传感器组成的触觉传感器阵列是辨认物体的方法之一。 触觉阵列原理：电极与柔性导电材料（条形导电橡胶）保持电气接触，导电材料的电阻随压力而变化。当物体压在其上面时，将引起局部变形，测出连续的电压变化，