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机器人传感技术;参考书籍;5.1绪论

5.2感知系统实例

5.3传感器的静态特性和动态特性

5.4内部传感器

5.5外部传感器

5.6机器人感知技术研究热点

5.7思考题;你了解自己的手机吗？;1、传感器在工业检测和自动控制系统中的应用;2021/6/10;;这种麦克风是一种将声音信号转换为电信号的传感器。;感应水龙头;传感器在机器人上的应用;多指灵巧手——手指传感器系统;仿人灵巧手的精细抓取操作;仿生控制（EEG）;传感器：获取信息（视觉、力觉、触觉、听觉、嗅觉、味觉等），实现机器人自动化;传感器的定义;输出量为电量的传感器，一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。;传感器按照原理分类;机器人用传感器的类型（相对的）：;§5-3传感器的静态特性和动态特性;一、传感器的静态特性;1.线性度是以一定的拟合直线作基准与校准曲线作比较，其不一致的最大偏差与理论满量程输出值的百分比来进行计算：;2．迟滞;3．重复性;4．灵敏度;6.漂移;二、传感器的动态特性;在研究传感器时域动态特性时，为表征传感器的动态特性常用上升时间trs、响应时间tst、超调量c等参数来综合描述。;4.传感器的动态频域特征;§5-4内部传感器（ProprioceptiveSensors）;线绕电位器式传感器工作原理及结构;线绕电位器实物图;1.2光电式传感器;分类：;第八章光电式传感器;1、增量式编码器结构及原理;2、绝对式编码器原理;1、下图所示是一个6位的二进制码盘。;二进制码盘

大型码盘是10到20圈。;2、二进制码盘的误差问题

1）编码器的精度取决于码盘的精度，分辨率则决定于码道的数目。

措施：需要增大码盘的尺寸以容纳更多的码道

（对工艺提出很高要求）

2）同步困难：相邻两码之间若有一个码道提前或延后，会造成读码误差。

解决措施：a、编码技术；b、扫描技术;3、循环码盘(Gray码盘)

右图为6位循环码码盘。

（1）n位循环码有2n种不同

编码；

（2）循环码为无权码；

（3）循环码码盘相邻区域

的编码只有一位变化。;3、格雷Gray码盘

二进制高位变，低位也变，变化位数不定。格雷码进位时只有一位变化。超过两位变化有错，纠错。

计算机内部存有格雷码与自然二进制码转换表;十进制数、直接二进制码和循环码对照表;应用;组成：旋转盘、光源、狭缝板、光电传感器(光电二极管、光电晶体管);1.3倾角计（Inclinometer）;1.4电子罗盘;1.5陀螺仪（gyroscope）;1.6速度传感器;2021/6/10;1.7加速度传感器（Accelerationsensor）;石英晶体的压电机理

对于不存在对称中心的异极晶体加在晶体上的外力除了使晶体发生形变以外，还将改变晶体的极化状态，在晶体内部建立电场，这种由于机械力作用使介质发生极化的现象称为正压电效应

;压电式加速度计结构;MEMS加速度传感器;MEMS三轴加速度传感器;硅微加工加速度传感器原理;当它感受到上下振动时，C1、C2呈差动变化。与加速度测试单元封装在同一壳体中的信号处理电路将ΔC转换成直流输出电压。它的激励源也做在同一壳体内，所以集成度很高。由于硅的弹性滞后很小，且悬臂梁的质量很轻，所以频率响应可达1kHz以上，允许加速度范围可达10g以上。

如果在壳体内的三个相互垂直方向安装三个加速度传感器，就可以测量三维方向的振动或加速度。;加速度传感器在汽车中的应用;汽车气囊的保护作用;2021/6/10;？思考题;二、力/力矩传感器(Force/TorqueSensors);2.1应变式传感器;;结论：金属丝受拉时，l变长、r变小，导致R变大。;;;;2、应变片的结构;敏感栅由很细的电阻丝（0.01~0.05mm）或箔式金属片（厚度为3~10μm）组成。;2021/6/10;电阻应变片的灵敏度系数定义为：;;经推导得：;小结;为安全起见，要求金属材料的轴向应变最好不要大于1?10-3。;由于机械应变一般都很小,那么考虑;1.直流电桥;A.直流电桥;;（2）当R1产生应变时,若应变片电阻变化为ΔR1，其它桥臂固定不变，电桥输出电压Uo≠0;电桥电压灵敏度定义为：;②电桥电压灵敏度Ku=Ku(n)，恰当地选择桥臂比n的值，保证电桥具有较高的电压灵敏度。;当dKu/dn=0时，求Ku的最大值。;c.非线性误差及其补偿方法