机器人技术概论----第四章_机器人的感觉系统.pptVIP

第四章 机器人的感觉 第一节：传感器原理简介 第二节：传感器在机器人中的应用 传感器的定义 传感器：把被测非电量转换成为与之有确定对应关系，且便于应用的某些物理量（通常为电量）的测量装置。 ① 传感器是测量装置，能完成检测任务； ② 它的输入量是某一被测量，可能是物理量，也可能是化学量、生物量等； ③ 它的输出量是某种物理量，这种量要便于传输、转换、处理、显示等等，这种量可以是气、光、电量，但主要是电量； ④ 输出输入有对应关系，且应有一定的精确程度。 传感器的组成及类型 传感器的组成 常见的传感器类型： 电阻式传感器 变阻抗式传感器 光电式传感器 电势式传感器 霍尔元件: 磁感应强度 传感器示例-电阻式传感器 原理：金属的电阻应变效应 当金属丝在外力作用下发生机械变形时,其电阻值将发生变化 第二节：传感器在机器人中的应用 机器人传感器的分类 根据检测对象的不同可分为内部传感器和外部传感器。 机器人的触觉 一般认为触觉包括接触觉、压觉、滑觉、力觉四种，狭义的触觉按字面上来看是指前三种感知接触的感觉。 机器人的视觉 压阻式阵列触觉传感器 　　碳毡（CSA）灵敏度高，具有较强的耐过载能力。缺点是有迟滞，线性差。 导电橡胶的电阻也会随压力的变化而变化，因此也常用来作为触觉传感器的敏感材料。 碳毡（CSA） 另外还有光学式触觉传感器、电容式阵列触觉传感器等。 它利用一种具有压电和热释电性的高分子材料研制而成。 2. 压觉传感器 3. 力觉传感器 力觉传感器使用的主要元件是电阻应变片。 （3）装在机器人手爪指关节（或手指上）的力传感器，称为指力传感器。 通常我们将机器人的力传感器分为三类： （1）装在关节驱动器上的力传感器，称为关节力传感器。用于控制中的力反馈。 （2）装在末端执行器和机器人最后一个关节之间的力传感器，称为腕力传感器。 SRI （Stanford Research Institute）研制的六维腕力传感器，如图所示。它由一只直径为75mm的铝管铣削而成，具有八个窄长的弹性梁，每个梁的颈部只传递力，扭矩作用很小。梁的另一头贴有应变片。图中从Px+到Qy-代表了8根应变梁的变形信号的输出。 SRI传感器 日本大和制衡株式会社林纯一研制的腕力传感器。它是一种整体轮辐式结构，传感器在十字梁与轮缘联结处有一个柔性环节，在四根交叉梁上共贴有32个应变片（图中以小方块），组成8路全桥输出 。 传感器的内圈和外圈分别固定于机器人的手臂和手爪，力沿与内圈相切的三根梁进行传递。每根梁上下、左右个贴一对应变片，三根梁上共有6对应变片，分别组成六组半桥，对这6组电桥信号进行解耦可得到六维力（力矩）的精确解。 4. 滑觉传感器 机械手一般采用两种抓取方式：硬抓取和软抓取。硬抓取（无感知时采用） ：末端执行器利用最大的夹紧力抓取工件。软抓取（有滑觉传感器时采用）：末端执行器使夹紧力保持在能稳固抓取工件的最小值，以免损伤工件。 采用压觉传感器实现滑觉感知 滚轮式滑觉传感器 　　它由一个金属球和触针组成，金属球表面分成许多个相间排列的导电和绝缘小格。触针头很细，每次只能触及一格。当工件滑动时，金属球也随之转动，在触针上输出脉冲信号，脉冲信号的频率反映了滑移速度，个数对应滑移的距离。 　　根据振动原理制成的滑觉传感器。钢球指针与被抓物体接触。若工件滑动，则指针振动，线圈输出信号。 机器人的接近觉 接近觉主要感知传感器与对象物之间的接近程度。 b）无铁磁体时磁力线的形状 c）铁磁体接近时磁力线的形状 另外还有接触觉、滑觉和接近觉三种感觉组合为一体的传感器。 其它还有光学接近觉、超声波接近觉传感器等。 霍尔效应指的是金属或半导体片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上产生电动势。霍尔传感器单独使用时，只能检测有磁性物体。当与用磁体联合使用时，可以用来检测所有的铁磁物体。传感器附近没有铁磁物体时，霍尔传感器感受一个强磁场；若有铁磁物体时，由于磁力线被铁磁物体旁路，传感器感受到的磁场将减弱。 机器人技术概论 第一节：传感器原理简介 光敏电阻：光强 热敏电阻: 温度 电阻 电阻 电压 应变片：压力 电阻 传感器的原理 非电学量 电学量 传感器示例-电阻式传感器 力 电阻变化 电压 形变 应变片的作用 F Δl、ΔA 、Δρ ΔR 对于半径为r的圆导体，A=πr2，ΔA/A=2Δr/r 又由材料力学可知，在弹性范围内， ε为导体的纵向应变，其数值一般很小，常以微应变度量； μ为电阻丝材料的泊松比，一般金属μ=0.3~0.5； λ为压阻系数，与材质有