機器人傳感器及機器人應(yīng)用PPT演示課件

1、1機器人傳感器機器人傳感器 及機器人應(yīng)用及機器人應(yīng)用2引言：n給機器人裝備什么樣的傳感器，對這些傳感器有什么要求，這是設(shè)計機器人感覺系統(tǒng)時遇到的首要問題。選擇機器人傳感器應(yīng)當(dāng)完全取決于機器人的工作需要和應(yīng)用特點。3一、機器人需要的感覺能力（一、機器人需要的感覺能力（1）n觸覺能力：觸覺能力：n主要指確定工作對象是否存在，以及它的尺寸大小和形狀等。n接近覺：接近覺：n主要用于探測機器人自身與周圍物體之間相對位置或距離的傳感器。接近覺界于觸覺與視覺之間。n視覺：視覺：n孔、邊、拐角的檢測及工作對象形狀的檢測等。4一、機器人需要的感覺能力（一、機器人需要的感覺能力（2）n壓覺：壓覺：n主要用于檢測機

2、器人與作業(yè)對象之間接觸面的法向壓力值的大小。n滑覺：滑覺：n主要用于檢測物體因自重相對于機器人手爪的滑移量的大小。5二、傳感器的分類二、傳感器的分類61內(nèi)傳感器：內(nèi)傳感器：n內(nèi)傳感器是用于測量機器人自身狀態(tài)的功能元件。n具體檢測的對象有：n關(guān)節(jié)的線位移、角位移等幾何量；n速度、角速度、加速度等運動量；n傾斜角、方位角、振動等物理量。n內(nèi)傳感器常用于控制系統(tǒng)中，用作反饋元件，檢測機器人自身的狀態(tài)參數(shù)。72外傳感器：外傳感器：n測量與機器人作業(yè)有關(guān)的外部因素。通常與機器人的目標(biāo)識別、作業(yè)安全等因素有關(guān)。8三、典型內(nèi)傳感器三、典型內(nèi)傳感器91規(guī)定位置檢測的內(nèi)傳感器：規(guī)定位置檢測的內(nèi)傳感器：n應(yīng)用場合

3、：應(yīng)用場合：n檢測規(guī)定的位置，常用on/off兩個狀態(tài)值。這種方法用于檢測機器人的起始原點、終點位置或某個確定的位置。n典型典型：n給定位置檢測常用的檢測元件有微型開關(guān)、光電開關(guān)等。規(guī)定的位移量或力作用在微型開關(guān)的可動部分上，開關(guān)的電氣觸點斷開（常閉）或接通（常開）并向控制回路發(fā)出動作信號。10典型元器件圖例：112位置、角度測量（位置、角度測量（1）：）：n測量機器人關(guān)節(jié)線位移和角位移的傳感器是機器人位置反饋控制中必不可少的元件。常用的有電位器、旋轉(zhuǎn)變壓器、編碼器等。其中編碼器既可以檢測直線位移，又可以檢測角位移。122位置、角度測量（位置、角度測量（2）：）：n光電光電： n光電編碼器由發(fā)

4、光元件、聚光鏡、漏光盤、光欄板、光敏管等構(gòu)成。燈泡發(fā)出的光線經(jīng)過聚焦后變成平行光束，當(dāng)漏光盤上的條紋與光欄板上的條紋重合時，光敏管便接受一次光的信號并記數(shù)，由此可以測試旋轉(zhuǎn)速度。13光電編碼器工作原理圖：1-光源 2-聚光鏡 3-漏光盤 4-光敏管 5-光攔板14光電編碼器結(jié)構(gòu)示意圖：152位置、角度測量（位置、角度測量（3）：）：n光電編碼器用于測量直線位移： 1-比較器 2-放大器 3-電液伺服閥 4-光電編碼器 5-傳動帶 6-滑輪 7-活塞 8-鋼索163速度測量（速度測量（1）：）： n介紹交流測速發(fā)電機的工作原理。n組成組成：n交流異步發(fā)電機由定子和轉(zhuǎn)子組成。n定子上有兩個繞組：一

5、個作勵磁用，用于產(chǎn)生磁場，稱為勵磁繞組；另一個輸出電壓，稱為輸出繞組。兩個繞組的軸線互相垂直。n轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)可視為由無數(shù)并聯(lián)的導(dǎo)體組成，和鼠籠轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)一樣。173速度測量（速度測量（2）：）： n工作原理：工作原理：n勵磁繞組：n勵磁繞組接交流電壓u1產(chǎn)生交變脈動磁通1由于1與輸出繞組的軸線垂直輸出繞組中無感應(yīng)電動勢輸出電壓u2=0n轉(zhuǎn)子：n測速發(fā)電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子切割磁力線導(dǎo)體條中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢（右手法則）帶電導(dǎo)體便在周圍產(chǎn)生磁場合成磁通的方向r如圖與輸出繞組的軸線方向平行產(chǎn)生感應(yīng)電壓u2183速度測量（速度測量（3）：）： n工作原理：工作原理：n測速發(fā)電機存在如下： u21nu1 nn由此可

6、以看出，當(dāng)勵磁繞組加上電源電壓且測速發(fā)電機以轉(zhuǎn)速n轉(zhuǎn)動時，它的輸出繞組中就產(chǎn)生輸出電壓u2，其大小和轉(zhuǎn)速n成正比。當(dāng)轉(zhuǎn)動方向改變時，u2的相位也改變180。這樣就把轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。輸出電壓的頻率等于電源頻率，與轉(zhuǎn)速無關(guān)。19測速發(fā)電機圖例（1）：轉(zhuǎn)子靜止時20測速發(fā)電機圖例（2）：轉(zhuǎn)子靜止時轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時ff21四、典型外傳感器四、典型外傳感器221接觸覺傳感器：接觸覺傳感器： n接觸覺傳感器檢測機器人是否接觸目標(biāo)或環(huán)境，用于尋找物體或感知碰撞。n工作工作原理原理：n在電極和柔性導(dǎo)體之間留有間隙，當(dāng)施加外力時，受壓部分的柔性導(dǎo)體和柔性絕緣體發(fā)生變形，利用柔性導(dǎo)體和電極之間的接通狀態(tài)形成接觸

7、覺。23接觸覺傳感器圖例：接觸覺傳感器圖例：242壓覺傳感器：壓覺傳感器： n壓覺傳感器檢測傳感器面上受到的作用力，它由彈性體及檢測彈性位移的敏感元件構(gòu)成。用彈簧支承的平板作為機械手的物體夾持面。在平板上加負(fù)載時，平板發(fā)生位移，該位移量由電位器檢測。如果已知彈簧的剛性系數(shù)，則可根據(jù)位移計的輸出求出力的大小。 25壓覺傳感器圖例：壓覺傳感器圖例：263滑覺傳感器：滑覺傳感器： n滑覺傳感器有滾輪式和球式。物體在傳感器表面上滑動時，和滾輪或球相接觸，把滑動變成轉(zhuǎn)動?；瑒游矬w引起滾輪的轉(zhuǎn)動，用磁鐵和靜止的磁頭進(jìn)行檢測。27滑覺傳感器圖例：滑覺傳感器圖例：28五、機器人的應(yīng)用五、機器人的應(yīng)用291、弧焊機器人（1）：301、弧焊機器人（2）：312、噴漆機器