机器人技术 教学课件 作者 张玖 第3章传感器在机器人上的应用.pptVIP

第3章 传感器在机器人上的应用 3.4.8 机器人滑觉传感器 1、定义 机器人在抓取不知属性的物体时，其自身应能确定最佳握紧力的给定值。当握紧力不够时，要检测被握紧物体的滑动，利用该检测信号，在不损害物体的前提下，考虑最可靠的夹持方法，实现此功能的传感器称为滑觉传感器滑觉传感器。 2、分类 有滚动式和球式，还有一种通过振动检测滑觉的传感器。 3、工作原理 物体在传感器表面上滑动时，和滚轮或环相接触，把滑动变成转动。磁力式滑觉传感器中，滑动物体引起滚轮滚动，用磁铁和静止的磁头，或用光传感器进行检测，这种传感器只能检测到一个方向的滑动。球式传感器用球代替滚轮，可以检测各个方向的滑动，振动式滑觉传感器表面伸出的触针能和物体接触，物体滚动时，触针与物体接触而产生振动，这个振动由压点传感器或磁场线圈结构的微小位移计检测 。 * * 3.1 机器人常用传感器简介 3.2 机器人的要求与选择 3.3 常用机器人内部传感器 3.4 常用机器人外部传感器 3.5 多传感器信息融合 3.1 机器人常用传感器简介 3.1.1 机器人需要的感觉能力 1、触觉能力 触觉是智能机器人实现与外界环境直接作用的必需媒介，是仅次于视觉的一种重要感知形式。作为视觉的补充，触觉能感知目标物体的表面性能和物理特性：柔软性、硬度、弹性、粗糙度和导热性等。触觉能保证机器人可靠地抓住各种物体，也能使机器人获取环境信息，识别物体形状和表面的纹路，确定物体空间位置和姿态参数等 。 检测感知和外部直接接触而产生的接触觉、压觉、滑觉等传感器称为机器人触觉传感器。 1）接触觉传感器 2）压觉传感器 3）滑觉传感器 2、力觉能力 力觉传感器是机器人最基本，最重要的一种，也是发展比较成熟的传感器。没有力传感器，机器人就不能获取它与外界环境之间的相互作用力，从而难以完成机器人在环境约束下的各种作业。 3、接近觉能力 接近觉传感器是机器人用来控制自身与周围物体之间的相对位置或距离的传感器。用来探测在一定距离范围内是否有物体接近、物体的接近距离和对象的表面形状及倾斜等状态。它一般都装在机器人手部，起两方面作用。接近觉一般用非接触式测量元件，如霍尔效应传感器、电磁式接近开关、光学接近传感器和超声波式。 4、视觉能力 视觉信息可分为图形信息、立体信息、空间信息和运动信息 视觉传感器获取的信息量要比其它传感器获取的信息量多得多 视觉传感器把光学图像转换为电信号 视觉传感器摄取的图像经空间采样和模数转换后变成一个灰度矩阵，送入计算机存储器中，形成数字图像 5、听觉能力 （1） 特定人的语音识别系统 （2） 非特定人的语音识别系统 6、嗅觉能力 主要采用了三种方法来实现机器人嗅觉功能： 在机器人上安装单个或多个气体传感器，再配置相应处理电路来实现嗅觉功能。 研究者自行研制简易的嗅觉装置 采用商业的电子鼻产品，如A Loutfi用机器人进行的气味识别研究。 3.1.2 机器人传感器分类 1、内部传感器 内部传感器是用于测量机器人自身状态的功能元件。具体检测的对象有关节的线位移、角位移等几何量；速度、加速度、角速度等运动量；还要倾斜角和振动等物理量 。 2、外部传感器 用来检测机器人所处环境及状况的传感器。一般与机器人的目标识别和作业安全等因素有关。具体有触觉传感器、视觉传感器、接近觉传感器、距离传感器、力觉传感器，听觉传感器等。 传感器分类 3.2 机器人传感器的要求与选择3.2.1 机器人与传感器的关系 传感器处于连接外界环境与机器人的接口位置，是机器人获取信息的窗口 。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。 3.2.2 选择机器人传感器应考虑的因素 1 ．成本 2 ．重量 3 ．尺 4 ．输出类型 5 ．接口 6 ．分辨率 7 ． 灵敏度 8 ．线性度 9 ．量程 10 ．响应时间 11 ．可靠性 12 ．精度和重复精度 3.3 常用机器人内部传感器 3.3.1 机器人的位置检测传感器 1）检测规定的位置，常用ON/OFF两个状态值。这种方法用于检测机器人的起始原点、终点位置或某个确定的位置。给定位置检测常用的检测元件有微型开关、光电开关等。规定的