工業(yè)機器人外部傳感器PPT

1、王慶龍 13:15 目錄目錄 一、工業(yè)機器人常用傳感器的分類一、工業(yè)機器人常用傳感器的分類 二、工業(yè)機器人傳感器的要求與選擇二、工業(yè)機器人傳感器的要求與選擇 三、觸覺傳感器三、觸覺傳感器 四、力覺傳感器四、力覺傳感器 五、接近覺傳感器五、接近覺傳感器 13:15 工業(yè)機器人按用途可分為內部傳感器和外部傳感器。 內部傳感器裝在操作機上，包括位移、速度、加速度 傳感器，是為了檢測機器人操作機內部狀態(tài)，在伺服 控制系統(tǒng)中作為反饋信號。 外部傳感器，如視覺、觸覺、力覺、距離傳感器，是 為了檢測作業(yè)對象及環(huán)境與機器人的關系。 一一工業(yè)機器人常用傳感器的分類工業(yè)機器人常用傳感器的分類 13:15 二、工業(yè)

2、機器人傳感器的要求與選擇二、工業(yè)機器人傳感器的要求與選擇 一般要求： 精度高、重復性好 穩(wěn)定性和可靠性好 抗干擾能力強 質量輕、體積小、安裝方便 特定要求： 適應加工任務要求 滿足機器人控制的要求 滿足安全性要求及其它輔助工 作的要求 13:15 如何選擇如何選擇 根據測量對象、環(huán)境 確定 靈敏度的選擇 響應特性 線性范圍 穩(wěn)定性 精度 三、觸覺傳感器三、觸覺傳感器 觸覺是接觸、沖擊、壓迫等機械刺激感覺的綜 合, 觸覺可以用來進行機器人抓取, 利用觸覺可進一 步感知物體的形狀、軟硬等物理性質。一般把檢測感 知和外部直接接觸而產生的接觸覺、壓覺、滑覺等傳 感器稱為機器人觸覺傳感器。 13:15

3、1) 接觸覺傳感器接觸覺傳感器: 傳感器 裝于機器人的運動部件或末 端執(zhí)行器(如手爪)上, 用以 判斷機器人部件是否和對象 物發(fā)生了接觸。接觸覺是通 過與對象物體彼此接觸而產 生的, 所以最好使用手指表 面高密度分布觸覺傳感器陣傳感器陣 列列。 2) 壓覺傳感器壓覺傳感器: 壓覺傳感器用來檢測和機器人接觸的對象物之間的壓力 值。 a.利用某些材料的內阻隨壓力變化而變化的壓阻效應制成的壓阻元件， 將它們密集配置成陣列，即可檢測壓力的分布。（壓敏導電橡膠或塑料） b.利用壓電效應器件如壓電晶體等。它的優(yōu)點是耐腐蝕、頻帶寬和靈敏 度高等；缺點是無直流響應，不能直接檢測靜態(tài)信號。 c.利用半導體力敏器

4、件與信號電路構成的集成壓敏傳感器。常用的三種： 壓電型（ZnO/Si-IC），電阻型SIR(硅集成)和電容型SIC，其優(yōu)點是體積 小、成本低、便于同計算機接口;缺點是耐壓負載差、不柔軟。 d.利用壓磁傳感器、掃描電路與針式差動變壓器式傳感器構成的壓覺傳 感器，有較強的過載能力，但體積較大。 13:15 高密度智能壓覺傳感器這是一種 很有發(fā)展前途的壓覺傳感器，其中壓阻式和電 容式使用最多。提別是硅電容式壓覺傳感器得到了廣泛應用 13:15 3) 滑覺傳感滑覺傳感。可以檢測垂直于握持方向物體的位移、旋轉、由重 力引起的變形，以達到修正受力值、防止滑動、進行多層次作業(yè)及 測量物體重量和表面特性等的目

5、的。 滾軸帶動光 電傳感器和 縫隙圓板而 產生脈沖信 號 四、力覺傳感器四、力覺傳感器 力覺是指對機器人的指、肢和關節(jié)等運動中所受力的感知, 主要包括腕力覺、關節(jié)力覺和支座力覺等, 根據被測對象的負載, 可以把力傳感器分為測力傳感器( 單軸力傳感器) 、力矩表( 單 軸力矩傳感器) 、手指傳感器( 檢測機器人手指作用力的超小型 單軸力傳感器) 和六軸力覺傳感器。 13:15 力覺傳感器根據力的檢測方式不同，可以分為： a. 檢測應變或應力的應變片式，應變片力覺傳感器被機器 人廣泛采用； b. 利用壓電效應的壓電元件式； c. 用位移計測量負載產生的位移的差動變壓器、電容位移 計式。 分辨率額定

6、值 13:15 常用的工業(yè)機器人圓筒式腕力傳 感器分為上下兩層, 上層 由 4 根豎直梁組成, 下層由 4 根水平梁組成。在 8 根梁的相應 位置上粘貼應變片作為測量敏感 點。傳感器兩端通過法蘭盤與機 器人腕部聯接。 機器人腕部受力 時, 8 根彈性梁產生不同性質的 變形, 使敏感點的應變片發(fā)生應 變, 輸出電信號, 通過一定的數 學關系式就可算出 X、Y、Z 三個 坐標上的分力和分力矩。 五、接近覺傳感器五、接近覺傳感器 接近覺傳感器就是放機器人手接近對象物體的距離 約為數毫米數十毫米時，就可檢測出到對象物體表面的距 離、斜度和表面狀態(tài)的傳感器。接近覺一般用非接觸式測量 元件, 如霍爾效應傳

7、感器、電磁式接近開關、光學接近傳感 器和超聲波式。 13:15 1)光電式接近覺傳感器的應答性好, 維修方便, 尤其是測量精度 很高。是目前應用最多的一種接近覺傳感器, 但其信號處理較復 雜, 使用環(huán)境也受到一定限制(如環(huán)境光度偏極或污濁)。 反射光亮（亦即接收信號的大?。┍硎玖四骋痪嚯x的點（光軸的 交點）的峰值特性。利用這種特性滴線性部分來測定距離，測出 峰值點就可確定物體的位置。 13:15 由發(fā)光二極管和光敏晶體管 組成。發(fā)光二極管發(fā)出的光 經過反射被光敏晶體管接收， 接收到的光強和傳感器與目 標的距離有關，輸出信號時 距離的函數。紅外信號被調 試制成某一特定頻率，可大 大提高信噪比 13:15 2) 超聲波式傳感器的原理是測量渡越時間, 超聲波是頻率20kHz 以上的機械振動波, 渡越時間與超聲波在介質中的傳播速度的乘積 的一半即是傳感器與目標物之間的距離, 渡越時間的測量方法有脈 沖回波法、相位差法和頻差法。 3)激光測距法也可以利用回波法, 或者利用激光測距儀。氦氖激光 器固定在基線上, 在基線的一端由反射鏡將激光點射向被