《工业机器人技术基础 》课件——第五章 工业机器人感知系统.pptx

工业机器人技术基础

■智能制造学院

感知系统

感知系统是工业机器人的“感知器官”,类似人的五官，负责检测和收集机器人自身状态信息(机器人的位置、姿态、速度等信息)和周围环境信息(物体位置、运动状态、距离等),转换成可处理的数据反馈给控制系统。

控制系统

控制系统是工业机器人的“大脑”,负责接收感知系统的信息，根据预设的程序和算法，对信息进行处理，通过向驱动系统发出指令，对机器人的运动进行控制，如运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作时间等。

机械系统

机械系统是工业机器人的基础结构，决定了机器人的外形及基本运动形态。机械部分通常由传动机构、机座、腰部、臂部、腕部、末端执行器组成,有的工业机器人还具备行走系统。

驱动系统

驱动系统是工业机器人的动力来源，负责根据控制系统的指令驱动机械部分运动，实现指定操作。驱动系统通常由驱动装置和传动装置等组成，通常采用电气、液压、气压驱动方式或是几种方式的结合，根据实际需要选择合适的驱动方式。

复习内容：

复习内容：工业机器人由机械系统、驱动系统、感知系统、控制系统等部分组成。

第五章工业机器人感知系统

◆5.2工业机器人传感器分类

◆5.3工业机器人视觉技术

5.4工业机器人传感器技术的应用及发展趋势

◆5.1工业机器人感知技术概述

目录

CONTENTS

工业机器人感知系统

机器人感知系统担任着机器人神经系统的角色，将机器人各种内部状态信息和环境信息从信号转变为机器人自身或者机器人之间能够理解和应用的数据、信息甚至知识，它与机器人控制系统和决策系统组成机器人的核心。

机器人任何行动都要从感知环境开始，如果这个过程遇到障碍，那么它以后的所有行动都没有依托。没有传感器组成的感知系统的支持，就相当于人失去了眼睛、鼻子等感觉器官。一个机器人的智能在很大程度上取决于它的感觉系统。

机器人感知系统通常由多种传感器组成。目前，构成机器人感知和控制的传感器种类繁多，具体包括视觉、听觉、触觉、力觉、距离觉、平衡觉等类型传感器。

5.1工业机器人感知技术概述

5.1工业机器人感知技术概述

机器人感知系统通常由多种传感器或视觉系统组成。目前，构成机器人感知和控制的传感器种类繁多，具体包括视觉、听觉、触觉、力觉、距离觉、平衡觉等类型传感器。

传感器用于为机器人系统提供输入信息，由这些传感器组成的“感觉”外部环境的系统就构成了机器人的感知系统，它将机器人内部状态信息(位置、姿态、线速度、角速度、加速度、角加速度、平衡)和外部环境信息转变为机器人系统自身、机器人相互之间能够理解和应用的数据、信息、知识的系统，包括各种机器人专用传感器、信号调理电路、模数转换、处理器构成的硬件部分和传感器识别、校准、信息融合与传感数据库所构成的软件部分。

对于不同传感器，原理虽各不相同，但无论是那种原理的传感器，最后都需要将被测信号转换为电阻、电容、电感等电量信号，经过信号处理变为计算机能够识别、传输的信号；对于执行器，则需要将控制数字信号转化为电流、电压信号。

5.1.1人类与机器人的感知系统

研究机器人，首先从模仿人开始。通过考察人的劳动发现，人类是通过5种熟知的感官(视觉、

听觉、嗅觉、味觉和触觉)接收外界信息的，这些信息通过神经传递给大脑，大脑对这些分散的

信息进行加工、综合后发出行为指令，调动肌体(如手足等)执行某些动作。

如果希望机器人代替人类劳动，可以将当今的计算机看做与大脑相当，机器人的机构本体

(执行机构)可与肌体相当，机器人的各种外部传感器可与五官相当。计算机是人类大脑或智力

的外延，执行机构是人类四肢的外延，传感器视人类五官的外延。机器人要获得环境信息，同人

类一样需要通过感觉器官。

要使机器人拥有智能，对环境变化作出反应的步骤：

●首先，必须使机器人具有感知环境的能力，用传感器采集信息是机器人智能化的第一步；

●其次，如何采取适当的方法，将多个传感器获取的环境信息加以综合处理，控制机器人进行智能作业，则是提高机器人智能程度的重要体现。

●因此，传感器及其信息处理系统，是构成机器人智能的重要部分，它为机器人智能作业提供决策依据。

5.1.2工业机器人感知技术

传感器是一种以一定精度测量出物体的物理和化学变化(如位移、力、加速度、温度等),并将这些变化变换成与之有确定对应关系的、易于精确处理和测量的某种电信号(如电压、电流、电容和频率等)的检测部件或装置。通常由敏感元

件、转换元件、转换电路和辅助电源四部分组成。

被测量

敏感元件转换元件转换电路

辅助电源

图5-2传感器结构

电量

1.传感器的静态特