第五章机器人传感器

第6章机器人传感器概述触觉传感器接近觉传感器视觉传感器听觉、嗅觉、味觉及其他传感器概述机器人与传感器机器人传感器分类机器人与传感器机器人的定义机器人的发展历史机器人的定义机器人可以被定义为计算机控制的能模拟人的感觉、手工操纵的和具有有自动行走能人的而又足以完成有效工作的装置。机器人传感器可以被定义为一种能把机器人目标物持性(成参量)变换为电量输出的过程。机器人通过传感器实现类似于人类的知觉作用。机器人的发展历史第一代机器人是一种进行重复操作的机械、主要是通常所说的机械手，它虽配有电子存储装置，能记忆重复动作，然而因未采用传感器，所以没有适应外界环境变化的能力。第二代机器人已初步具有感觉相反馈控制的能力，能进行识别、选取相判断．这是由于采用了传感器，使机器人具有了初步的智能。因而传感器的采用与否已成为衡量第—代机器人的重要特征。第三代机器人为高一级的智能机器人，“电脑化”是这代机器人的重要标志。机器人传感器的分类机器人传感器可分为内部检测传感器及外界检测传感器两大类。内部检测传感器是以机器人本身的坐标轴来确定其位置，是安装在机器人自身中用来感知它自己的状态，以调整并控制机器人的行动。它通常由位置、加速度、速度及压力传感器组成。外界检测传感器用于机器人对周围环城、日标构的状态持征获取信息．使机器人---环境能发生交互作用，从而使机器人对环境有自校正和自适应能力。外界检测传感器通常包括触觉、接近觉、视觉、听觉、嗅觉、味学觉等传感器。触觉传感器人的触觉是人类感觉的一种。它通常包括热觉、冷觉、痛觉、触压觉和力觉等。机器人触觉．实际是人的触觉的某些模仿。它是有关机器人和对象物之间直接接触的感觉。包含的内容较多客。通常指以下几种：触觉。手指与被测物是否接触．接触图形的检测。压觉。垂直于机器人和对象物接触面上的力感觉。力觉。机器人动作时各自由度的力感觉。滑觉。物体向着垂直于手指把桅面的方向滑动或变形。若没有触觉，就不能完好平稳地抓住纸做的杯子，也不能握住工具：机器人触觉的功能主要有两方面：1．检测功能对操作物进行物理性质检测．如光滑性、硬度等。其目的是：感知危险状态．实施自身保护，灵活地控刷手爪及关节以操作对象物；使操作具有适应性和顺从性。2．识别功能识别对象物的形状(如识别接触到的表面形状)。触觉举例例：：触触觉觉传传感感器器(a)结构构：：平平板板上上安安装装着着多多点点通通、、断断传传感感器器附附着着板板的的装装置置原理理：：平平常常为为通通态态，，当当与与物物体体接接触触时时，，弹弹簧簧收收缩缩，，上上、、下下板板间间电电流流断断开开。。它它的的功功能能相相当当于于一一开开关关，，即即输输出出0和和1两两种种信信号号。。可用用于于控控制制机机械械手手的的运运动动方方向向和和范范围围、、躲躲避避障障碍碍物物等等。。1.导导电电橡橡胶胶；；2.金金属属；；12.衬衬底底；；13.引引线线人工工皮皮肤肤触触觉觉传传感感器器的的研研究究重重点点选择择更更为为合合适适的的敏敏感感材材料料，，现现有有的的材材料料主主要要有有导导电电橡橡胶胶、、压压电电材材料料、、光光纤纤等等；；将集成电电路工艺艺应用到到传感器器的设计计和制造造中，使使传感器器和处理理电路一一体化，，得到在在规模或或超大规规模阵列列式触觉觉传感器器。PVF2阵列式式触觉传传感器触觉传感感器的工工作重点点触觉传感感器的工工作重点点集中在在阵列式式触觉传传感器信信号的处处理上，，目的是是辨识物物体接触触物体的的形状。。这种信号号的处理理涉及到到信号处处理、图图像处理理、计算算机图形形学、人人工智能能、模式式识别等等学科，，是一门门比较复复杂、比比较困难难的技术术，还很很不成熟熟，有等等于进一一步研究究和发展展。压觉压觉的概概念压觉传感感器原理理压觉的概概念压觉指的的是对于于手指给给予被测测物的力力，或者者加在手手指上的的外力的的感觉。。它用于握握力控制制与手的的支撑力力的检测测。目前的压压觉传感感器主要要是分布布是压觉觉传感器器，即通通过把分分散敏感感元件排排列成矩矩阵式格格子来设设计的。。导电橡胶胶、感应应高分子子、应变变计、光光电器件件和霍尔尔元件常常被用敏敏感元件件阵列单单元。压觉传感感器原理理这种传感感器是对对小型线线性调整整器的改改进。在调整器器的轴上上安装了了线性弹弹簧。一一个传感感器有l0mm的有效效行程。。在此范范围内，，将力的的变化转转换为遵遵从虎建建定律的的长度位位移，以以便进行行俭测。。在一侧侧手指上上，每个个6mm×8mm的面面积分布布一个传传感器来来计算，，共排列列了28个(四四行七排排)情感感器。左左右两侧侧总共有有56个个体感器器输出。。用四路路A/D转换器器，变速速多路调调制器对对这些输输出进行行转换后后进入计计算机。。a为手指指抓住物物体的状状态；b为手指指从a状状态稍微微握紧的的状态。。力觉力觉传感感器的作作用关节力传传感器腕力传感感器基座力传传感器力觉传感感器的作作用感知是否否夹起了了工件或或是否夹夹持在正正确部位位；控制装配配、打磨磨、研磨磨抛光的的质量；；装配中提提供信息息、以产产生后续续的修正正补偿运运动来保保