机器人感觉课件

第3章机器人传感器

（RobotSensors）内部传感器：

位置、速度、力、力矩、温度以及异常变化的传感器外部传感器

视觉传感器、触觉传感器、接近觉传感器、角度觉（平衡觉）传感器智能机器人的传感器：视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉§3.1内部传感器

(Iner-Sensors)一、电位器

直线型：测量位移旋转型：测量角度R(θ)=(θ/360°)·R0

V=(R(θ)/R0)·E=(θ/360°)·E其输出电压与阻值无关。所以，温度变化对输出电压没有影响。二、测速发电机

测速发电机是利用发电机的原理速度传感器角速度传感器测速发电机直流测速发电机

(按其构造)交流测速发电机感应式交流测速发电机三、光学编码器(OpticalEncoder)增量式：起始点不固定，累积检测绝对式:

起始点是给定的，以编码盘固有的某图案为起始点，检测角位移或线位移。

绝对式：通常采用格雷码(相邻两个二进制码的变化只能有一位，具有一定的纠错能力)

自然二进制Gray码

000000000100010001200100011300110010401000011§3.2触觉传感器

(TactileSensor)

接触信息广义的触觉传感器狭小区域的压力信息滑觉信息一、接触觉传感器

1、单向微动开关点信息识别、平面信息识别、空间信息识别3、触须传感器二、触觉传感器阵列三、滑觉传感器

检测垂直加压方向的力和位移的传感器检测力矩：二、腕力传感器

1、筒式腕力传感器二层重叠并联结构型六轴力觉传感器

上下二层圆筒组合上层由4根竖直梁下层由4根水平梁

8根梁的相应位置上粘贴应变片作为提取力信号敏感点2、十字形腕力传感器十字形所形成的4个臂作为工作梁，在每个梁的4个表面上选取测量敏感点，通过粘贴应变片获取电信号力和力矩的换算：

Fx00

K13000

K170FyK2100

0

K25000

W1Fz=0

K32

0

K34

0

K360

K38

W2Mx000

K44

000K48My0

K52

000

K5600W8Mz

K610

K630K650

K670

···§3.4接近与距离觉传感器

(AccessandDistanceSensor)接近与距离觉传感器:

(根据感知范围或距离)

感知近距离物体（mm级）：磁力式(感应式)、气压式、电容式感知中距离物体（30cm以内）

：红外光电式感知远距离物体（30cm以外）

：超声式、激光式

二、气压式接近传感器原理：喷嘴-挡板

特点较强防火、防磁、防辐射能力，但要求气源保持一定程度的净化三、红外式接近传感器发送器：红外发光二极管接收器：光敏晶体管发送器和接收器尺寸都很小，可以方便地安装于机器人手部特点1、脉波回波式先将超声波用脉冲调制后发射，根据经被测物体反射回来的回波延迟时间△t,计算出被测物体的距离L:L=v·△t/2v–声速v=331.5+0.607T(T–空气温度)2、FM-CW方式采用连续波对超声波信号进行调制。将由被测物体反射延迟△t

时间后得到的接收波信号与发射波信相乘，仅取出其中的低频信号，就可以得到与距离L成正比的差频fτ信号。假设调制信号的频率为fm,调制频率的带宽为△f，被测物体的距离L为：

L=fτv/(4fm△f)

fτ/△f=△t/(½·1/fm)△t=

fτ/2·fm·△fL=△t·v/2

§3.5视觉传感器

(VisionSensor)一、视觉系统的组成图像传感器：摄像机、CCD传感器、超声波传感器机器人视觉系统数据传递系统：把图像传感器获得的信号转化为数字信号计算机和处理系统：图像预处理、分割、描述、识别、解释

二、摄像器件

黑白或彩色摄像机

CCD像感器激光雷达超声波传感器半导体位置检测器件

1、PSD传感器

PSD是光束照射到一维的线和二维的平面时，检测光照射位置的传感器。光照射到PSD上,生成电子空穴dui，从而在P型和n型电阻层上的电路中流过电流。一维的PSD与电信计xiang同，

P型电阻层的电阻在光照射位置被分割。在P型电阻层上，电流按照从光照射位置到两端电极的电阻层长度分流。

x=L/(1+I1/I2)

半导体位置检测器件无法得到输入图像的灰度信息。

二维PSD测量精度位置分辨率高达0.2µm

位置检测误差25µm2、CCD摄像机

CCD的基本结构是一个间隙很小的电极阵列。阵列放置在摄像机镜头图像平面上，一幅贬低就投射到CCD阵列平面上。由于每个光敏元件产生的电荷与其照度成正比，电荷聚集在每个光敏元件下面的电容里，然