新型传感器第七章.ppt

用永久磁铁和紧贴磁铁的圆柱形线圈构成。在远离物体时，永久磁铁的磁力线对称分布。当有金属（钢或铁等导磁金属）物体接近时，永久磁铁的磁力线分布发生不对称变化，用霍尔元件或集成磁敏传感器代替线圈，可感知近距离的静止物体的接近情况。第31页,共36页，星期六，2024年，5月只能感知金属物体，非金属材料构成的物体无法感知。永久磁铁磁力线分布的变化导致线圈的感应电流发生变化，检测出线圈输出电流就可以判断出物体的接近程度。线圈输出与物体距离之间的呈非线性关系。当距离小于0.25mm时，电流输出急剧变化。这种接近觉传感器所能感知的距离很近，对于小于几分之一毫米的近距离运动物体十分灵敏。第32页,共36页，星期六，2024年，5月二、光电式接近觉传感器发射透镜与接收透镜的光轴有一定的夹角θ。若接近到物体，光敏管有光电流输出；若没有接近到物体，光敏二极管无输出。传感器存在灵敏区域，通过调节两透镜的光轴夹角θ，可以调节光电式接近觉传感器的感知距离，θ越小，敏感距离越远，反之，敏感距离越近。不同物体的光反射率不同，无法通过测量接收光的强度计算物体的远近。传感器只适合作有无物体接近的感知。是一种比较简单有效的传感器，把它装在机器人手（或足）上，能够检测机器人手臂（或腿）运动路线上的各种物体。第33页,共36页，星期六，2024年，5月三、超声波接近觉传感器相位调制法：电路复杂，但可以根据需要选择适当的调制波长，实现近距离高精度探测。超声波换能器的构造与特性（双向声电器件）。在接近觉传感器中，可以用一只超声波换能器兼作发射和接收器件，也可以用两只超声波换能器，分别发射和接收超声波。超声波换能器兼作发射和接收器的话，由于压电陶瓷机械振荡的衰减需要一定时间，换能器对于很近的物体无法探测。必然存在一个盲区，大小为：脉冲延时法：电路简单，但受到超声波传播速度以及电子器件工作速度的限制，脉冲延时法感知的距离不可能很近。第34页,共36页，星期六，2024年，5月脉冲延时法：发射的超声波经τ时间后返回并被超声换能器接收，设超声波传播速度为v，则物体距离传感器的距离l为：相位调制法：将超声波调制成波长为λ的正弦波发射，若反射波与发射波的强度变化相差Δφ，那么物体相对于传感器的距离l为：n=0、1、2、3、……，若λ大于接近觉的最大探测距离，则n取0。即：第35页,共36页，星期六，2024年，5月1、什么是机器人传感器？2、仿生皮肤的材料是什么？它具有哪些效应？3、机器人视觉传感器有哪些？习题与思考第36页,共36页，星期六，2024年，5月安徽工程科技学院电气工程系张红新型传感器NewTypeSensors新型传感器第七章概述一、机器人与传感器机器人定义：由计算机控制的能模拟人的感觉、手工操纵的和具有自动行走能力的而又足以完成有效工作的装置。机器人传感器定义：能把机器人目标物特性（或参量）变换为电量输出的装置。机器人通过传感器实现类似于人类的知觉作用。二、机器人的发展第一代：机械手--------未采用传感器第二代：采用传感器第三代：电脑化三、应用第2页,共36页，星期六，2024年，5月第一节机器人传感器功能与分类对敏感材料的柔性和功能有特定要求:因此，机器人传感器既包括传感器本身，也包含传感器的信号处理。它由获取信息和处理信息两部分有机地构成。机器人传感器的特点是：有别于其它种类的传感器:机器人传感器信息收集能力强,既能获取信息，又紧随环境状态进行大幅度变化。获取的信息实时地用于控制:用以决定机器人的行动。有和人类的五官对应的功能:能安装在机器人上第3页,共36页，星期六，2024年，5月传感器的信号获取与处理过程：接触觉传感器多半是经过①过程。信号获取→信号处理→信号提取→数据解释等几个层次的处理；并非所有传感器的信号处理都要经过这四个全过程；如视觉和高密度压觉传感器一般需经过③和④的的过程；位置、接近觉和压觉等传感器仅经过②过程；第4页,共36页，星期六，2024年，5月外部检测传感器：用于获取机器人周围环境或者目标物状态特征的信息，是机器人与周围进行交互工作的信息通道。其功能是让机器人对环境有自校正和自适应能力，很好地执行工作。接近觉、视觉、听觉、嗅觉、味觉等传感器。传感器的分类：内部检测传感器：以机器人本身的坐标轴来确定其位置，用来感知运动学参数。通过内部检测传感器，机器人可以了解自己的工作状态，调整和控制自己按照一定的位置、速度、加速度、压力和轨迹等进行工作。第5页,共36页，星期六，2024年，5月机