第七章其它传感器第二节机器人传感器课件

7其它传感器7.1湿度传感器7.2机器人传感器7.3网络传感器第二篇传感器原理及应用7其它传感器7.1湿度传感器第二篇传感器原理及类人机器人7.2机器人传感器7其它传感器类人机器人7.2机器人传感器7其它传感器仿生机器人7.2机器人传感器7其它传感器仿生机器人7.2机器人传感器7其它传感器工业机器人7其它传感器7.2机器人传感器工业机器人7其它传感器7.2机器人传感器太空机器人7其它传感器7.2机器人传感器太空机器人7其它传感器7.2机器人传感器机器人传感器有哪些？7.2机器人传感器7其它传感器机器人传感器有哪些？7.2机器人传感器7其它传感器7.2.1概述7.2.2机器人传感器的分类7.2.3内部传感器7.2.4外部传感器7.2机器人传感器7其它传感器7.2.1概述7.2机器人传感器7其它传感器

7.2机器人传感器7.2.1概述7.2机器人传感器7.2.1概述

感知周围环境信息和周围环境进行交互防御或自卫目标搜寻能力让机器人“更聪明”7.2机器人传感器7.2.1概述为什么机器人需要安装传感器？感知周围环境信息7.2机器人传感器7.2.1概

内部传感器内部传感器是以机器人本身的坐标轴来确定其位置，安装在机器人自身中，用来感知机器人自己的状态，以调整和控制自己按照一定的位置、速度、加速度和轨迹进行工作。外部传感器

用于机器人对周围环境、目标物的状态特征获取信息，使机器人和环境发生交互作用，从而使机器人对环境有自校正和自适应能力。（接近觉、触觉、视觉。听觉、嗅觉、味觉）7.2机器人传感器7.2.2机器人传感器分类内部传感器7.2机器人传感器7.2.2机器人

7.2机器人传感器7.2.3内部传感器内部传感器用途机器人的精确控制检测的信息位置、角度、速度、加速度、姿态、方向、倾斜、力等传感器微动开关、光电开关、差动变压器、编码器（直线式和旋转式）、电位计、旋转变压器、测速发动机、加速度计、陀螺、倾角传感器、力传感器、温度传感器等7.2机器人传感器7.2.3内部传感器内用途机

7.2机器人传感器7.2.3内部传感器运动学参数

位移、速度、加速度等动力学参数

力、力矩、惯性等7.2机器人传感器7.2.3内部传感器运动学参

运动学参数7.2机器人传感器7.2.3内部传感器位置、位移

电位计、编码器、差动变压器、感应同步器、光电式倾角计等。速度

光电式、霍尔式、电感式等。加速度

相对式、惯性式。运动学参数7.2机器人传感器7.2.3内部传

动力学参数7.2机器人传感器7.2.3内部传感器力

应变式、压电式差。力矩

动力学参数7.2机器人传感器7.2.3内部传

1.触觉传感器触觉传感器是一种测量自身敏感面与外界物体作用参数的装置。接触觉传感器压觉传感器滑觉传感器力觉传感器7.2机器人传感器7.2.4外部传感器1.触觉传感器触觉传感器是一种测量自接触觉传感器用以判断机器人是否接触到外界物体或测量被接触物体的特征的传感器。接触开关7.2.4外部传感器1）接触觉传感器接触觉传感器用以判断机器人是否接触到外界物体7.2.4外部传感器1）接触觉传感器Contactsensors

Contactsensorsareusedtodetectthecontactbetweentwomatingparts.TactilesensorsTactilesensingisdefinedasthecontinuoussensingofvariablecontactforcesoveranareawithinwhichthereisaspatialresolution.

Tactilesensingismorecomplexthantouchsensingwhichusuallyisasimplevectorialforcemeasurementatasinglepoint.Togropeandidentifyobjectshape.7.2.4外部传感器1）接触觉传感器Contact2)压觉传感器压觉传感器一般位于手指握指面上，用来检测机器人手指握持面上承受的压力大小和分布，有助于机器人对接触对象的几何形状和硬度的识别。高密度分布式压力传感器电子皮肤7.2.4外部传感器2)压觉传感器压觉传感器一般位于手指握机器人的手爪要抓住属性未知的物体，必须对物体作用最佳大小的握持力，以保证握住物体不产生滑动，同时不至于因用力过大而使物体产生变形而损坏。球形滑觉传感器电极电极物体绝缘体软衬RU7.2.4外部传感器3）滑觉传感器机器人的手爪要抓住属性未知的物体，必须对物体关节力觉传感器腕部力觉传感器指头力觉传感器7.2.4外部传感器4）力觉传感器机器人力觉传感器可分为3类：力觉传感用于检测和控制机器人臂、腕和指的力、力矩以及与外界环境的相互作用力，从而决定机器人如何运行、应采取什么姿态、以及推测对象物体的重量等。7.2.4外部传感器4）力觉传感器机器人力觉传感器可7.2.4外部传感器7.2.4外部传感器4）力觉传感器十字式腕力传感器结构原理示意图W1,W2,…,W8为敏感点所产生的力的单元信息按直角坐标；Kmn(m=1,2,…,6;n=1,2,…8)结构系数由实验测定。7.2.4外部传感器7.2.4外部传感器4）力7.2.4外部传感器7.2.4外部传感器4）力觉传感器筒式腕力传感器结构原理示意图是结构系数，由实验测定。每个敏感点被认为是力的信息单元，并按坐标定为：7.2.4外部传感器7.2.4外部传感器4）力右掌1右掌2分布式触觉和力觉传感器滑觉传感器左掌2左掌1力传感器机器人手臂中的触觉传感器7.2.4外部传感器右掌1右掌2分布式触觉滑觉传感器左掌2左掌1力传感器

2.接近觉传感器(proximitysensors)

接近觉传感器用于感知机器人与环境物体之间接近程度的仪器，介于触觉传感器和视觉传感器之间，不仅可以测距和定位，而且可以沟通视觉和触觉传感器的信息。在视觉系统被挡住而无法发挥作用时，接近觉传感器起到视觉的功能，即判断对象的方位、外形。7.2机器人传感器2.接近觉传感器(proximitysensors电磁式接近觉传感器当传感器接近金属目标时，线圈中将产生电流。7.2.4外部传感器电磁式接近觉传感器当传感器接近金属目标时，线圈中将产生电流超声波距离传感器超声波TOF测距原理(TimeOfFlight,时间行程法)结构7.2.4外部传感器超声波距离传感器用两只超声波换能器，一只作为发射器，另一只作为接收器。超声波距离传感器超声波TOF测距原理结构7.2.47.2.4外部传感器Triangulationsensors

Triangulationsensorsmeasurerangebydetectingagivenpointontheobjectsurfacefromtwodifferentpointsofviewataknowndistancefromeachother.Knowingthisdistanceandthetwoviewanglesfromtherespectivepointstotheaimedsurfacepoint,asimplegeometricaloperationyieldstherange.FarAaaysensor.7.2.4外部传感器Triangulationsen

科学研究表明人类获取外界的信息中有80%以上来自于视觉信息。人类视网膜上的细胞个数达到108,是听觉细胞个数的3000倍，是皮肤上敏感细胞的100倍。7.2.4外部传感器3.视觉传感器科学研究表明人类获取外界的信息中有80%以上来自于视觉信息CCD图像传感器 256级的灰度色标，从图(a)到图(f)的分辨率分别为：512×512,256×256,128×128,64×64,32×32,16×16.7.2.4外部传感器3.视觉传感器CCD图像传感器 256级的灰度色标，从图(a)到

电容式传声器7.2.4外部传感器4.听觉传感器电容式传声器7.2.4外部传感器4.听觉传感器

干涉式光纤传声器7.2.4外部传感器4.听觉传感器干涉式光纤传声器7.2.4外部传感器4.听觉传感

1.机器人传感器的分类及作用2.内部传感器3.外部传感器

本节小结7.2机器人传感器接触觉传感器压觉传感器滑觉传感器力觉传感器1.机器人传感器的分类及作用本节小结7.2机器7.2机器人传感器7-2-1什么叫机器人传感器？7-2-2机器人传感器可以分为哪几个类型？各有什么特点？7-2-3视觉传感器如何获取外界信息？试叙述其工作过程。7.2机器人传感器7-2-1什么叫机器人传感器？7其它传感器7.1湿度传感器7.2机器人传感器7.3网络传感器第二篇传感器原理及应用7其它传感器7.1湿度传感器第二篇传感器原理及类人机器人7.2机器人传感器7其它传感器类人机器人7.2机器人传感器7其它传感器仿生机器人7.2机器人传感器7其它传感器仿生机器人7.2机器人传感器7其它传感器工业机器人7其它传感器7.2机器人传感器工业机器人7其它传感器7.2机器人传感器太空机器人7其它传感器7.2机器人传感器太空机器人7其它传感器7.2机器人传感器机器人传感器有哪些？7.2机器人传感器7其它传感器机器人传感器有哪些？7.2机器人传感器7其它传感器7.2.1概述7.2.2机器人传感器的分类7.2.3内部传感器7.2.4外部传感器7.2机器人传感器7其它传感器7.2.1概述7.2机器人传感器7其它传感器

7.2机器人传感器7.2.1概述7.2机器人传感器7.2.1概述

感知周围环境信息和周围环境进行交互防御或自卫目标搜寻能力让机器人“更聪明”7.2机器人传感器7.2.1概述为什么机器人需要安装传感器？感知周围环境信息7.2机器人传感器7.2.1概

内部传感器内部传感器是以机器人本身的坐标轴来确定其位置，安装在机器人自身中，用来感知机器人自己的状态，以调整和控制自己按照一定的位置、速度、加速度和轨迹进行工作。外部传感器

用于机器人对周围环境、目标物的状态特征获取信息，使机器人和环境发生交互作用，从而使机器人对环境有自校正和自适应能力。（接近觉、触觉、视觉。听觉、嗅觉、味觉）7.2机器人传感器7.2.2机器人传感器分类内部传感器7.2机器人传感器7.2.2机器人

7.2机器人传感器7.2.3内部传感器内部传感器用途机器人的精确控制检测的信息位置、角度、速度、加速度、姿态、方向、倾斜、力等传感器微动开关、光电开关、差动变压器、编码器（直线式和旋转式）、电位计、旋转变压器、测速发动机、加速度计、陀螺、倾角传感器、力传感器、温度传感器等7.2机器人传感器7.2.3内部传感器内用途机

7.2机器人传感器7.2.3内部传感器运动学参数

位移、速度、加速度等动力学参数

力、力矩、惯性等7.2机器人传感器7.2.3内部传感器运动学参

运动学参数7.2机器人传感器7.2.3内部传感器位置、位移

电位计、编码器、差动变压器、感应同步器、光电式倾角计等。速度

光电式、霍尔式、电感式等。加速度

相对式、惯性式。运动学参数7.2机器人传感器7.2.3内部传

动力学参数7.2机器人传感器7.2.3内部传感器力

应变式、压电式差。力矩

动力学参数7.2机器人传感器7.2.3内部传

1.触觉传感器触觉传感器是一种测量自身敏感面与外界物体作用参数的装置。接触觉传感器压觉传感器滑觉传感器力觉传感器7.2机器人传感器7.2.4外部传感器1.触觉传感器触觉传感器是一种测量自接触觉传感器用以判断机器人是否接触到外界物体或测量被接触物体的特征的传感器。接触开关7.2.4外部传感器1）接触觉传感器接触觉传感器用以判断机器人是否接触到外界物体7.2.4外部传感器1）接触觉传感器Contactsensors

Contactsensorsareusedtodetectthecontactbetweentwomatingparts.TactilesensorsTactilesensingisdefinedasthecontinuoussensingofvariablecontactforcesoveranareawithinwhichthereisaspatialresolution.

Tactilesensingismorecomplexthantouchsensingwhichusuallyisasimplevectorialforcemeasurementatasinglepoint.Togropeandidentifyobjectshape.7.2.4外部传感器1）接触觉传感器Contact2)压觉传感器压觉传感器一般位于手指握指面上，用来检测机器人手指握持面上承受的压力大小和分布，有助于机器人对接触对象的几何形状和硬度的识别。高密度分布式压力传感器电子皮肤7.2.4外部传感器2)压觉传感器压觉传感器一般位于手指握机器人的手爪要抓住属性未知的物体，必须对物体作用最佳大小的握持力，以保证握住物体不产生滑动，同时不至于因用力过大而使物体产生变形而损坏。球形滑觉传感器电极电极物体绝缘体软衬RU7.2.4外部传感器3）滑觉传感器机器人的手爪要抓住属性未知的物体，必须对物体关节力觉传感器腕部力觉传感器指头力觉传感器7.2.4外部传感器4）力觉传感器机器人力觉传感器可分为3类：力觉传感用于检测和控制机器人臂、腕和指的力、力矩以及与外界环境的相互作用力，从而决定机器人如何运行、应采取什么姿态、以及推测对象物体的重量等。7.2.4外部传感器4）力觉传感器机器人力觉传感器可7.2.4外部传感器7.2.4外部传感器4）力觉传感器十字式腕力传感器结构原理示意图W1,W2,…,W8为敏感点所产生的力的单元信息按直角坐标；Kmn(m=1,2,…,6;n=1,2,…8)结构系数由实验测定。7.2.4外部传感器7.2.4外部传感器4）力7.2.4外部传感器7.2.4外部传感器4）力觉传感器筒式腕力传感器结构原理示意图是结构系数，由实验测定。每个敏感点被认为是力的信息单元，并按坐标定为：7.2.4外部传感器7.2.4外部传感器4）力右掌1右掌2分布式触觉和力觉传感器滑觉传感器左掌2左掌1力传感器机器人手臂中的触觉传感器7.2.4外部传感器右掌1右掌2分布式触觉滑觉传感器左掌2左掌1力传感器

2.接近觉传感器(proximitysensors)

接近觉传感器用于感知机器人与环境物体之间接近程度的仪器，介于触觉传感器和视觉传感器之间，不仅可以测距和定位，而且可以沟通视觉和触觉传感器的信息。在视觉系统被挡住而无法发挥作用时，接近觉传感器起到视觉的功能，即判断对象的方位、外形。7.2机器人传感器2.接近觉传感器(proximitysensors电磁式接近觉传感器当传感器接近金属目标时，线圈中将产生电流。7.2.4外部传感器电磁式接近觉传感器当传感器接近金属目标时，线圈中将产生电流超声波距离传感器超声波TOF测距原理(TimeOfFlight,时间行程法)结构7.2.4外部传感器超声波距离传感器用两只超声波换能器，一只作为发射器，另一只作为接收器。超声波距离传感器超声波TOF测距原理结构7.2.47.2.4外部传感器Triangulationsensors

Triangulationsensorsmeasurerangebydetectingagivenpointontheobjectsurfacefromtwodifferentpointsofviewata