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机器人概论 姓名：张波 班级：60961P 学号：34 机器人传感器 机器人是由计算机控制的复杂机器，它具有类似人的肢体及感官功能；动作程序灵活；有一定程度的智能；在工作时可以不依赖人的操纵。机器人传感器在机器人的控制中起了非常重要的作用，正因为有了传感器，机器人才具备了类似人类的知觉功能和反应能力。 根据传感器的作用分，一般传感器分为： 内部传感器：主要测量机器人内部系统，比如温度，电机速度，电机载荷，电池电压等。 外部传感器：用来检测机器人所处环境（如是什么物体，离物体的距离有多远等）及状况（如抓取的物体是否滑落）的传感器。具体有物体识别传感器、物体探伤传感器、接近觉传感器、距离传感器、力觉传感器，听觉传感器等。 　具体有： 　　（1）明暗觉 　　检测内容：是否有光，亮度多少 　　应用目的：判断有无对象，并得到定量结果 　　传感器件：光敏管、光电断续器 　　（2）色觉 　　检测内容：对象的色彩及浓度 　　应用目的：利用颜色识别对象的场合 　　传感器件：彩色摄像机、滤波器、彩色CCD 　　（3）位置觉 　　检测内容：物体的位置、角度、距离 　　应用目的：物体空间位置、判断物体移动 　　传感器件：光敏阵列、CCD等 　　（4）形状觉 　　检测内容：物体的外形 　　应用目的：提取物体轮廓及固有特征，识别物体 　　传感器件：光敏阵列、CCD等 　　（5）接触觉 　　检测内容：与对象是否接触，接触的位置 　　应用目的：确定对象位置，识别对象形态，控制速度，安全保障，异常停止，寻径 　　传感器件：光电传感器、微动开关、薄膜特点、压敏高分子材料 　　（6）压觉 　　检测内容：对物体的压力、握力、压力分布 　　应用目的：控制握力，识别握持物，测量物体弹性 　　传感器件：压电元件、导电橡胶、压敏高分子材料 　　（7）力觉 　　检测内容：机器人有关部件（如手指）所受外力及转矩 　　应用目的：控制手腕移动，伺服控制，正解完成作业 　　传感器件：应变片、导电橡胶 　　（8）接近觉 　　检测内容：对象物是否接近，接近距离，对象面的倾斜 　　应用目的：控制位置，寻径，安全保障，异常停止 　　传感器件：光传感器、气压传感器、超声波传感器、电涡流传感器、霍尔传感器 　　（9）滑觉 　　检测内容：垂直握持面方向物体的位移，重力引起的变形 　　应用目的：修正握力，防止打滑，判断物体重量及表面状态 　　传感器件：球形接点式、光电旋转传感器、角编码器、振动检测器 根据传感器的运行方式，可以分为： 被动式传感器：传感器本身不发出能量，比如CCD，CMOS摄像头传感器，靠捕获外界光线来获得信息。 主动式传感器：传感器会发出探测信号。比如超声波，红外，激光。但是此类传感器的反射信号会受到很多物质的影响，从而影响准确的信号获得。同时，信号还狠容易受到干扰，比如相邻两个机器人都发出超声波，这些信号就会产生干扰。 传感器一般有以下几个指标： 动态范围：是指传感器能检测的范围。比如电流传感器能够测量1mA－20A的电流，那么这个传感器的测量范围就是 10log（20/0.001)=43dB. 如果传感器的输入超出了传感器的测量范围，那么传感器就不会显示正确的测量值了。比如超声波传感器对近距离的物体无法测量。 分辨率：分辨率是指传感器能测量的最小差异。比如电流传感器，它的分辨率可能是5mA，也就是说小于5mA的电流差异，它没法检测出。当然越高分辨率的传感器价格就越贵。 线性度：这是一个非常重要的指标来衡量传感器输入和输出的关系。 频率：是指传感器的采样速度。比如一个超声波传感器的采样速度为20HZ，也就是说每秒钟能扫描20次。 下面介绍一下常用的传感器： 编码器：主要用于测量电机的旋转角度和速度。任何用电机的地方，都可以用编码器来作为传感器来获得电机的输出。 光电编码器的原理 电子罗盘：可以检测机器人与地球南北极之间的角度，从而获得机器人的朝向。但是精度很低。而且任何磁性物体都会造成罗盘失灵，比如扬声器。所以要配合其它传感器，比如编码器一起使用才能获得比较好的定位效果。主要有hall-effect和flux-gate两种： Hall-Effect 原理的电子罗盘 Flux-gate 原理的电子罗盘 陀螺仪：又分机械陀螺仪和光电陀螺仪。可以检测绝对朝向。但是目前价格过高，只在飞机上采用。目前最好的光电陀螺仪能提供100KHz的采样频率，同时提供0.0001degress/hr的分辨率。但是价格也是同样昂贵。 GPS系统：这个相比不需要太多的解释。GP