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毕业论文

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科目：工业机器人

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传感器技术在机器人技术中的应用研究

【摘要】传感器是用来检测机器人自身的工作状态，以及机器人智

能探测外部工作环境和对象状态的核心部件。能感受规定的被测量，

并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。本文首先介绍

了常用传感器的工作原理、基本结构、使用特点，并讨论了传感器在

智能机器人中的应用。

【关键词】传感器；机器人；视觉传感器；力觉传感器；触觉传感器

1.传感器的工作原理及典型应用

传感器在工业中的应用非常的广泛，是当今科技产业是新技术革

命和信息社会的重要技术基础，是当今世界极其重要的高科技，一切

现代化仪器、设备几乎都离不开传感器。它广泛应用于各种新型技术

领域中，下面列举几种常见的传感器：应变式传感器：有应变效应、

压阻效应的原理而来。力传感器、压力传感器液体重量传感器、加速

度传感器是它的典型应用；电感式传感器：利用电磁感应(自感、互

感)来工作，主要应用于测量位移、振幅、转速和无损探伤等；电容

式传感器：将非电量转换为电容量，它的核心部分是可变参数的电容

器。把被测的机械量，如位移、压力等转换为电容量变化的传感器；

压电式传感器：是基于压电效应应用的传感器，它的核心部件是压电

材料。应用于测量力和能变换为力的非电物理量；磁电式传感器：

利用电磁感应来工作，适用于动态测量，例如霍尔传感器；热电式

传感器：基于热电效应的原理而制造出来的传感器，利用温度的变化

来进行测量，一般用于温度测量、管道流量测量等；光电式传感器：

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基于光电效应的传感器，将光电信号转换成电信号输出，来测量位移、

速度、温度等，例如CCD固体图像传感器、光纤传感器等；红外传

感器：红外辐射，被动式人体移动检测仪红外测温仪、红外线气体分

析仪；微波传感器：反射原理、吸附效应，微波液位计、辐射计、

物位计,微波温度传感器、无损探测仪、多普勒传感器；超声波传感

器：压电效应、磁致伸缩效应，测量物位、流量、厚度、探伤；数

字式传感器：光栅原理、光电效应，机床定位、长度和角度的计量仪

器；

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2.传感器在机器人中的应用

机器人能智能探测发现工作对象及对工作对象进行处理加工，都

是因为在机器人相应部位装备了传感器，机器人才具备了类似于人类

的视觉功能、运动协调和触觉反馈。智能机器人能对工作对象进行检

测或在恶劣环境中工作是因为装备了触觉传感器、视觉传感器、力觉

传感器、光敏传感器、超声波传感器和声学传感器等，有了传感器的

应用才大大改善智能机器人知觉功能和反应能力，使其能够更灵活、

更妥善地完成各种复杂的工作。根据传感器在机器人中应用的不同

可分为机器人内部检测传感器和机器人外部探测传感器。（1）机器

人内部传感器是用于检测机器人自身的工作状态（如调整前进速度）

的传感器。多为检测速度和角度的传感器。（2）机器人外部传感器

检测机器人外部工作环境（如是什么工作对象，离工作对象的距离的

远近等）及工作状况（如机器人手臂的抓取是否成功）的传感器。具

体有工作对象识别传感器、工作对象探测传感器、距离感应传感器、

力觉传感器，声控传感器等。2.1视觉机器人传感器二十世纪五十

年代后期出现，是机器人中最重要的传感器之一。二十世纪七十年代

以后，实用性的视觉系统出现了。视觉一般包括三个过程：图像获取、

图像处理和图像理解。

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2.1.1超声波传感器超声波传感器是视觉传感器的一种。它的

主要用途：（1）实时地检测自身所处空间的位置，用以进行自定位；

（2）实时地检测障碍物，