第五章机器人传感器

第6章机器人传感器•概述•触觉传感器•接近觉传感器•视觉传感器•听觉、嗅觉、味觉及其他传感器概述•机器人与传感器•机器人传感器分类机器人与传感器•机器人的定义•机器人的发展历史机器人的定义•机器人可以被定义为计算机控制的能模拟人的感觉、手工操纵的和具有有自动行走能人的而又足以完成有效工作的装置。机器人传感器可以被定义为一种能把机器人目标物持性(成参量)变换为电量输出的过程。•机器人通过传感器实现类似于人类的知觉作用。机器人的发展历史•第一代机器人是一种进行重复操作的机械、主要是通常所说的机械手，它虽配有电子存储装置，能记忆重复动作，然而因未采用传感器，所以没有适应外界环境变化的能力。•第二代机器人已初步具有感觉相反馈控制的能力，能进行识别、选取相判断．这是由于采用了传感器，使机器人具有了初步的智能。因而传感器的采用与否已成为衡量第—代机器人的重要特征。•第三代机器人为高一级的智能机器人，“电脑化”是这代机器人的重要标志。机器人传感器的分类•机器人传感器可分为内部检测传感器及外界检测传感器两大类。•内部检测传感器是以机器人本身的坐标轴来确定其位置，是安装在机器人自身中用来感知它自己的状态，以调整并控制机器人的行动。它通常由位置、加速度、速度及压力传感器组成。•外界检测传感器用于机器人对周围环城、日标构的状态持征获取信息．使机器人---环境能发生交互作用，从而使机器人对环境有自校正和自适应能力。外界检测传感器通常包括触觉、接近觉、视觉、听觉、嗅觉、味学觉等传感器。触觉传感器•人的触觉是人类感觉的一种。它通常包括热觉、冷觉、痛觉、触压觉和力觉等。•机器人触觉．实际是人的触觉的某些模仿。它是有关机器人和对象物之间直接接触的感觉。包含的内容较多客。通常指以下几种：–触觉。手指与被测物是否接触．接触图形的检测。–压觉。垂直于机器人和对象物接触面上的力感觉。–力觉。机器人动作时各自由度的力感觉。–滑觉。物体向着垂直于手指把桅面的方向滑动或变形。•若没有触觉，就不能完好平稳地抓住纸做的杯子，也不能握住工具：机器人触觉的功能•主要有两方面：–1．检测功能–对操作物进行物理性质检测．如光滑性、硬度等。其目的是：•感知危险状态．实施自身保护，•灵活地控刷手爪及关节以操作对象物；•使操作具有适应性和顺从性。–2．识别功能–识别对象物的形状(如识别接触到的表面形状)。触觉举例：触觉传感器(a)1.结构：平板上安装着多点通、断传感器附着板的装置2.原理：平常为通态，当与物体接触时，弹簧收缩，上、下板间电流断开。它的功能相当于一开关，即输出0和1两种信号。3.可用于控制机械手的运动方向和范围、躲避障碍物等。1.导电橡胶；2.金属；12.衬底；13.引线人工皮肤触觉传感器的研究重点1.选择更为合适的敏感材料，现有的材料主要有导电橡胶、压电材料、光纤等；2.将集成电路工艺应用到传感器的设计和制造中，使传感器和处理电路一体化，得到在规模或超大规模阵列式触觉传感器。PVF2阵列式触觉传感器触觉传感器的工作重点•触觉传感器的工作重点集中在阵列式触觉传感器信号的处理上，目的是辨识物体接触物体的形状。•这种信号的处理涉及到信号处理、图像处理、计算机图形学、人工智能、模式识别等学科，是一门比较复杂、比较困难的技术，还很不成熟，有等于进一步研究和发展。压觉•压觉的概念•压觉传感器原理压觉的概念•压觉指的是对于手指给予被测物的力，或者加在手指上的外力的感觉。•它用于握力控制与手的支撑力的检测。•目前的压觉传感器主要是分布是压觉传感器，即通过把分散敏感元件排列成矩阵式格子来设计的。•导电橡胶、感应高分子、应变计、光电器件和霍尔元件常被用敏感元件阵列单元。压觉传感器原理•这种传感器是对小型线性调整器的改进。•在调整器的轴上安装了线性弹簧。一个传感器有l0mm的有效行程。在此范围内，将力的变化转换为遵从虎建定律的长度位移，以便进行俭测。在一侧手指上，每个6mm×8mm的面积分布一个传感器来计算，共排列了28个(四行七排)情感器。左右两侧总共有56个体感器输出。用四路A/D转换器，变速多路调制器对这些输出进行转换后进入计算机。•a为手指抓住物体的状态；b为手指从a状态稍微握紧的状态。力觉•力觉传感器的作用•关节力传感器•腕力传感器•基座力传感器力觉传感器的作用1.感知是否夹起了工件或是否夹持在正确部位；2.控制装配、打磨、研磨抛光的质量；3.装配中提供信息、以产生后续的修正补偿运动来保证装配质量和速度4.防止碰撞、卡死和损坏机件。关节力传感器腕力传感器基座力传感器滑觉接近觉传感器•电磁式•电容式电磁式电容式视觉传感器听觉、嗅觉、味觉及其他传感器