工业机器人技术基础 第六章机器人传感器系统.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * E N D * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 角度传感器 1.光学式绝对型旋转编码器 如下图所示为一光学式绝对型旋转编码器，在输入轴上的旋转透明圆盘上，设置同心圆状的环带，对环带上角度实施二进制编码，并将不透明条纹印刷到环带上。 角度传感器 光学式绝对型旋转编码器的应用场合，可以用一个传感器检测角度和角速度。因为这种编码器的输出，表示的是旋转角度的现时值，所以若对单位时间前的值进行记忆，并取它与现时值之间的差值，就可以求得角速度。 光学绝对型旋转编码器旋转时，有与位置一一对应的代码（二进制、BCD码等）输出。从代码大小的变更，即可判别正反方向和位移所处的位置，而无需判相电路。绝对式编码器有一个绝对零位代码，当停电或关机后，在开机重新测量时，仍可准确的读出停电或关机位置的代码，并准确的找到零位代码。 角度传感器 订购光学式绝对型旋转编码器时，除了注明型号外，还要注明性能序号和分割数（或位数）。分割数（或位数）的选择。可参照下列公式： 分割数=360°/设计分辨率 所选的光学绝对型旋转编码器的输出码制和输出方式要与用户后部处理电路相对应。 一般情况下，光学绝对型旋转编码器的测量范围为0°～360°，但特殊型号也可实现多圈测量。 角度传感器 2.光学式增量型旋转编码器 在旋转圆盘上设置一条环带，将环带沿圆周方向分割成等分，并用不透明的条纹印刷到上面。把圆盘置于光线的照射下，透过去的光线用一个光传感器进行判读。因为圆盘每转过一定角度，光传感器的输出电压在H（high level）与L（low level）之间就会交替地进行转换，所以当把这个转换次数用计数器进行统计时，就能够知道旋转过的角度,如图4－7所示。 角度传感器 姿态传感器 姿态传感器是用来检测机器人与地面相对关系的传感器，当机器人被限制在工厂的地面时，没有必要安装这种传感器，如大部分工业机器人。但是当机器人脱离了这个限制，并且能够进行自由移动，如移动机器人，安装姿态传感器就成为必需。 典型的姿态传感器是陀螺仪，陀螺仪是一种传感器，它是利用高速旋转物体（转子）经常保持其一定姿态的性质。转子通过一个支撑它的，被称为万向接头的自由支持机构，安装在机器人上。如下图所示为一个速率陀螺仪。 姿态传感器 归纳总结 位置传感器 角度传感器 发展现状及趋势 课后作业 回顾本节课知识要点，熟记关键概念 完成课后习题 第三节：工业机器人外部传感器 1 2 触觉传感器 接近传感器 目 录 3 视觉传感器 4 听觉传感器 触觉传感器 工业机器人的触觉功能是感受接触、冲击、压迫等机械刺激，可以用在抓取时感知物体的形状、软硬等物理性质。一般，把感知与外部直接接触而产生的接触觉、压觉及滑觉等传感器统称为触觉传感器，通过触觉传感器与被识别物体相接触或相互作用来完成对物体表面特征和物理性能的感知。触觉有接触觉、压觉、滑觉、力觉四种，狭义的触觉从字面来看是指前三种感知接触的感觉。目前还难以实现的材质感觉，如丝绸的皮肤触感，也会包含在触觉中。下面就分别介绍以下这四种触觉传感器。 触觉传感器 （一）接触觉传感器 接触觉传感器装在工业机器人的运动部件或末端执行器上，用以判断机器人部件是否与对象物体发生接触，以解决机器人运动的正确性，实现合理把握或防止碰撞。接触觉传感器输出信号常为“0”或“1”，最经济适用的形式是各种微动开关。常用的微动开关由滑柱、弹簧、基板和引线构成，具有性能可靠、成本低、使用方便等特点。 触觉传感器 （二）压觉传感器 压觉是指用手指把持物体时感受到压力的感觉，压觉传感器是接触觉传感器的延伸，机器人的压觉传感器就是装在其手爪上面，可以在把持物体时检测到物体同手爪间产生的压力和力及其分布情况。压觉传感器的原始输出信号是摸拟量。压觉传感器类型很多，如压阻型、光电型、压电型、压敏型、压磁型等，其中常用为压电传感器。压电元件是指某种物质上如施加压力就会产生电信号，即产生压电现象的元件。 触觉传感器 压电现象的机理是在显示压电效果的物质上施力时，由于物质被压缩而产生极化（与压缩量成比例），如在两端接上外部电路，电流就会流过，所以通过检测这个电流就可构成压力传感器。压电元件可用在检测力和加速度的检测仪器上。把加速度输出通过电阻和电容构成的积分电路可求得速度，再进一步把速度输出积分，就可求得移动距离，因此能够比较容易构成振动传感器。 触觉传感器 （三）滑觉传感器 机器人在抓取不知属性的物体时，其自身应能确定最佳握紧力的给定值。当握紧力不够时，