机器人传感器

机器人传感器第1页，课件共32页，创作于2023年2月目录第一节小组讨论第二节机器人分类及应用

1.机器人的描述

2.机器人的结构第三节机器人传感器

1.视觉传感器的介绍及类型

2.接触觉传感器的类型与应用

3.机器人接近觉传感器类型

第2页，课件共32页，创作于2023年2月第3页，课件共32页，创作于2023年2月机器人的描叙机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作第4页，课件共32页，创作于2023年2月机器人的结构组成机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统和复杂机械等组成。执行机构就是机器人的本体。驱动装置是驱使执行机构运动的机构，按照控制系统发出的指令信号，借助于动力元件使机器人进行动作。检测装置的作用是实时检测机器人的运动及工作情况，根据需要反馈给控制系统，与设定信息进行比较后，对执行机构进行调整，以保证机器人的动作符合预定的要求。第5页，课件共32页，创作于2023年2月

机器人按时间的分类：第一代机器人是20世纪七十年代，由固定的、非程序控制的、无感应器的机电设备构成。第6页，课件共32页，创作于2023年2月第二代机器人诞生于20世纪80年代，内置了感应器和可编程控制器。它们对外界环境有感应，具有听觉、嗅觉、视觉等功能。排爆机器人第7页，课件共32页，创作于2023年2月第三代机器人囊括自20世纪90年代到迄今为止发明的所有机器人。由复杂程序设计研发有音识别和语音合成及其它一些高级功能。不仅有感觉能力还有独立判断和行动的能力，并有记忆能力，推理决策的能力。第8页，课件共32页，创作于2023年2月第四代机器人目前还在研发阶段，预计具备人工智能、自我复制、自动组装和纳米尺寸等特点。第9页，课件共32页，创作于2023年2月按机器人用途分为两种：

军用机器人

第10页，课件共32页，创作于2023年2月民用机器人第11页，课件共32页，创作于2023年2月机器人主要的传感器

视觉传感器是辨识图像获取、图像处理和图像理解过程。力觉机器人力传感器就安装部位来讲，可以分为关节力传感器、腕力传感器和指力传感器。触觉触觉能感知目标物体的表面性能和物理特性：柔软性、硬度、弹性、粗糙度和导热性等。接近觉使机器人在移动或操作过程中获知目标（障碍）物的接近程度，移动机器人可以实现避障，听觉是特定人的语音识别系统和非特定人的语音识别系统第12页，课件共32页，创作于2023年2月根据检测对象机器人传感器的分类：内部信息传感器

用于检测机器人各部分的内部状况，如各关节的位置、速度、加速度等，并将所测得的信息作为反馈信号送至控制器，形成闭环控制。外部信息传感器

用于获取有关机器人的作业对象及外界环境等方面的信息，是机器人与周围交互工作的信息通道。是用来执行视觉、接近觉，嗅觉，听觉等传感器。第13页，课件共32页，创作于2023年2月内部传感器功能分类

（1）位置、角度测量—————————线位移和角位移的传感器（2）速度、角速度测量—————————速度、角速度传感器（4）加速度测量————————————加速度传感器1）应变片加速度传感器 2）伺服加速度传感器 3）压电感应加速度传感器第14页，课件共32页，创作于2023年2月传感器压电式加速度传感器角速度传感器第15页，课件共32页，创作于2023年2月机器人传感器按功能分类类别检测内容应用目的传感器件

明暗觉是否有光，亮度多少判断有无对象，并得到定量结果

光敏管、光电断续器色觉对象的色彩及浓度

利用颜色识别对象的场合

彩色摄像机、滤波器、彩色CCD位置觉物体的位置、角度、距离物体空间位置、判断物体移动

光敏阵列、CCD等

形状觉物体的外形

提取物体轮廓及固有特征，识别物体

光敏阵列、CCD等

接触觉

与对象是否接触，接触的位置确定对象位置，识别对象形态，控制速度，安全保障，异常停止，寻径

光电传感器、微动开关、薄膜特点、压敏高分子材料第16页，课件共32页，创作于2023年2月压觉对物体的压力、握力、压力分布控制握力，识别握持物，测量物体弹性压电元件、导电橡胶、压敏高分子材料力觉

机器人有关部件（如手指）所受外力及转矩控制手腕移动，伺服控制，正解完成作业

应变片、导电橡胶接近觉

对象物是否接近，接近距离，对象面的倾斜控制位置，寻径，安全保障，异常停止

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

滑觉垂直握持面方向物体的位移，重力引起的变形修正握力，防止打滑，判断物体重量及表面状态球形接点式、光电旋转传感器、角编码器、振动检测器第17页，课件共32页，创作于2023年2月视觉传感器视觉传感器是整个机器人视觉系统信息的直接来源，主要由一个或者两个图形传感器组成，有时还要配以光投射器及其他辅助设备。视觉传感器的主要功能是获取足够的机器视觉系统要处理的最原始图像。图像传感器可以使用激光扫描器、线阵和面阵CCD摄像机或者TV摄像机，也可以是最新出现的数字摄像机等第18页，课件共32页，创作于2023年2月视觉传感器光敏电阻：光敏电阻是一种随着照射在上面的可见光强度变化而阻值发生变化的电阻，可以根据其阻值的变化判断出光强。优点：成本低廉可靠性好测量准确第19页，课件共32页，创作于2023年2月视觉传感器的应用第20页，课件共32页，创作于2023年2月机器人的触觉传感器

机器人触觉主要分为：接触觉、压觉、滑觉、力觉四种感应器。第21页，课件共32页，创作于2023年2月接触觉传感器接触觉是通过与对象物体彼此接触而产生的，所以最好使用手指表面高密度分布触觉传感器阵列，它柔软易于变形，可增大接触面积，并且有一定的强度，便于抓握。接触觉传感器可检测机器人是否接触目标或环境，用于寻找物体或感知碰撞。第22页，课件共32页，创作于2023年2月接触觉传感器

用来判断机器人是否接触物体的测量传感器，可以感知机器人与周围障碍物的接近程度。接近觉传感器可以使机器人在运动中接触到障碍物时向控制器发出信号。触觉可以分为激光式、超声波式、红外线式等几种。目前国内外对接近觉传感器的研究，主要有气压式、超导式、磁感式、电容式、光电式五种工作类型第23页，课件共32页，创作于2023年2月触觉传感器最经济适用的形式是各种微动开关微动开关由滑柱、弹簧、基板和引线构成优点：性能可靠、成本低、使用方便除微动开关外，接触觉传感器还采用碳素纤维及聚氨基甲酸酯为基本材料构成觉传感器第24页，课件共32页，创作于2023年2月压觉传感器压觉传感器即是压力传感器，它安装在机器人的手指上，用来感应被借物体压力的一种传感器。目前有两种材料的压力传感器。一是碳素纤维的传感器和导电硅橡胶传感器。优点：碳素纤维有重量小、丝细、机械强度高等特点。导电硅橡胶柔性好、有利于机械手抓握。缺点：灵敏度低、机械滞后性大第25页，课件共32页，创作于2023年2月常见的压力传感器承重的压力传感器机器人手臂供水压力传感器第26页，课件共32页，创作于2023年2月滑觉传感器

它是用来检测机器人与抓握对象间滑移程度的传感器。它能检测滑动的大小和方向。

滑觉传感器主要有电容式、压阻式、磁敏式、光纤式和压电式等类型。优点：光纤传感器具有体积小、不受电磁干扰、本质上防燃防爆等优点，因而在机械手作业过程中，可靠性较高。光电式机器人传感器第27页，课件共32页，创作于2023年2月传感器的结构光纤滑觉传感器机构图第28页，课件共32页，创作于2023年2月常用的滑觉传感器电容式滑觉传感器磁敏转速滑觉传感器光纤传感器第29页，课件共32页，创作于2023年2月力觉传感器用来检测机器人自身力与外部环境力之间相互作用力的传感器。力觉传感器经常装于机器人关节处，通过检测弹性体变形来间接测量所受力。安装于机器人腕关节处被称为腕力觉传感器。腕力觉传感器大部分采用应变电测原理