《机器人传感器》课件 第4章 机器人常用传感器.pptx

第4章 机器人常用传感器;;;;;;;;;机器人是否能够准确无误地正常工作，往往取决于其所用传感器的测量精度。;机器人弧焊是在被焊接件上沿着需要的路线（焊缝）把被焊接件连接在一起。;;;;; 电位器式位置传感器由1个线绕电阻（或薄膜电阻）和1个滑动触点组成。其中，滑动触点通过机械装置受被检测量的控制。当被检测的位置量发生变化时，滑动触点也发生位移，改变了滑动触点与电位器各端之间的电阻值和输出电压值。根据这种输出电压值的变化，可以检测出机器人各关节的位置和位移量。;;;;绝对型编码器，有绝对位置的记忆装置，能测量旋转轴或移动轴的绝对位置，因此在机型系统中得到大量应用。绝对型光电编码器通常由三个主要元件构成：多路（或通道）光源（如发光二极管）、光敏元件和光电码盘。;这种码盘上按一定的编码方式刻有透明区域和不透明区域，光线透过码盘的透明区域使光敏元件导通，产生低电平信号，代表二进制的“0”；不透明区域代表二进制的“1”。因此，当某一个径向扇形面处于光源和光传感器的位置时，光敏元件即接收到相应的光信号，相应地得出码盘所处的角度位置。;1.2光电编码器;;;;;工作原理是当励磁磁通恒定时，其输出电压和转子转速成正比，即 式中，U为测速发电机输出电压，V；n为测速发电机转速，r/min；K为比例系数。当有负载时，电枢绕组流过电流，由于电枢反应而使输出电压降低。若负载较大，或者测量过程中负载变化，则破坏了线性特性而产生误差。为减少误差，必须使负载尽可能地小而且性质不变。测速发电机总是与驱动电动机同轴连接，这样就测出了驱动电动机的瞬时速度。;;;;; Ni-Cu或Ni-Cr等金属电阻应变片加速度传感器是一个由板簧支承重锤所构成的振动系统，板簧上下两面分别贴两个应变片（如图）。应变片受振动产生应变，其电阻值的变化通过电桥电路的输出电压被检测出来。除了金属电阻外，Si或Ge半导体压阻元件也用于加速度传感器。半导体应变片的应变系数比金属电阻应变片高50~100倍，灵敏度很高，但温度特性差，需要加补偿电路。;; 它由悬臂梁和差动变压器构???。测量时，将悬臂梁底座及差动变压器的线圈骨架固定，而将衔铁的A端与被测振动体相连，此时传感器作为加速度测量中的惯性元件，它的位移与被测加速度成正比，使加速度测量转变为位移的测量。当被测体带动衔铁以Δx振动时，导致差动变压器的输出电压也按相同的规律变化。;;;压电式加速度传感器的使用下限频率：一般压缩式为3 Hz，剪切式为0.3 Hz，上限频率达10kHz，但在很大程度上与环境温度有关；加速度测量范围可达（10－5~10－4）g（g=9.8 m/s2为重力加速度），并有工作温度范围宽等特点。压电式加速度传感器属于自发电型传感器， 它的输出为电荷量，以pC为单位，而输入量为加 速度，单位为m/s2，灵敏度是以pC/ms2为 单位。压电式加速度传感器在安装压电片时， 必须加一定的预应力，一方面保证在交变力 作用下，压电片始终受到压力；另一方面使两 压电片间接触良好，避免在受力的最初阶段接触 电阻随压力变化而产生的非线性误差，但预应力太大将影响灵敏度。;;;;;;;;用铝材切成十字框架，各悬梁外端插入圆形手腕框架的内侧孔中，悬梁端部与腕框架的接合部装有尼龙球，目的是使悬梁易于伸缩。;;;;;3.1视觉传感器;;;;; 对不透明的物体用CCD摄像机拍摄穿透光，可得到物体的轮廓图像。如果形状有特征，则用轮廓可以识别物体。例如，用手印的轮廓图像就可以鉴别每个人。对这种有特征的形状，当使用一般的照明光拍摄反射光图像时，很难检测其形状，这时利用轮廓图像就容易识别。 在一般的图像输入系统中，由CCD摄像机输出的电压将由A/D转换器量化成8bit的浓度值，并生成相应的图像，用软件进行二值化可得到轮廓图像。如果有比较器，就可以用简单的电路构成二制化电路，既可以直接把模拟的输出电压进行二值化，也可以把A/D变化后的数字二值化。如果把这个二值（多为0和1）的变化部分输出，则可构成高速检测形状的传感器。;添加标题;利用视觉识别抓取工件的工业机型系统;;;;;;;由美国Sensory Integrated Circuit公司开发，2000年开始生产，是一种低价位的语音识别专用芯片，RSC-364功能框图如图所示。;字;;嗅觉是生物鼻腔受某种挥发性分子的刺激后产生的一种生理反应，是一种复杂而模糊的感觉。嗅细胞受气味分子刺激而产生的微弱响应信号经嗅神经被传送至嗅小球、僧帽细胞、颗粒细胞，最后传到大脑中枢，人的嗅觉传导通路如图3.3.1.1所示。每个嗅细胞的生存期约22天，其灵敏度并不很高，至今还没有发现只对一种特定分子有敏感反应的嗅细胞。大量嗅细胞