《传感器技术》课件

机器人传感技术2021/6/101参考书籍2021/6/1025.1绪论5.2感知系统实例5.3传感器的静态特性和动态特性5.4内部传感器5.5外部传感器5.6机器人感知技术研究热点5.7思考题本章内容概要2021/6/103你了解自己的手机吗？手机横/竖屏幕切换微信摇一摇自动调整屏幕亮度射击游戏电子地图、导航……重力感应传感器加速度传感器光线感应器三轴陀螺仪GPS/电子罗盘2021/6/1041、传感器在工业检测和自动控制系统中的应用超声波检测电容指纹识别指纹形成电容器,凹凸不同2021/6/1052021/6/106

这种遥控器所利用的是一种肉眼看不见的红外光，又称为红外线。电视机的遥控器中就是使用着光学传感器。肉眼看不见2、传感器与家用电器2021/6/107

这种麦克风是一种将声音信号转换为电信号的传感器。唱卡拉OK时使用的麦克风，也是一种传感器。2021/6/108感应水龙头自动门2021/6/109传感器在机器人上的应用触觉能力：主要指确定工作对象是否存在，以及它的尺寸大小和形状等。接近觉：主要用于探测机器人自身与周围物体之间相对位置或距离的传感器。接近觉界于触觉与视觉之间。视觉：孔、边、拐角的检测及工作对象形状的检测等。压觉：主要用于检测机器人与作业对象之间接触面的法向压力值的大小。滑觉：主要用于检测物体因自重相对于机器人手爪的滑移量的大小。2021/6/1010多指灵巧手——手指传感器系统指尖力/力矩传感器

温度传感器手指关节力矩传感器

关节位置传感器

电机霍尔传感器

基关节力矩传感器

2021/6/1011仿人灵巧手的精细抓取操作2021/6/1012仿生控制（EEG）2021/6/1013传感器：获取信息（视觉、力觉、触觉、听觉、嗅觉、味觉等），实现机器人自动化§5-1

概述转换电路物理信息化学信息生物信息电信号光信号敏感元件传感器2021/6/1014传感器的定义传感器（Transducer/Sensor）的定义是：“能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置”。定义包含的意思：①传感器是测量装置，能完成检测任务；②它的输入量是某一种被测量，可能是物理量，也可能是化学量、生物量等。③它的输出量是某种物理量，这种量应便于传输、转换、处理、显示等等，这种量不一定是电量，还可以是气压、光强等物理量，但主要是电物理量；④输出与输入之间有确定的对应关系，且能达到一定的精度。

2021/6/1015输出量为电量的传感器，一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。

敏感元件：它是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。

转换元件：将敏感元件的输出转换成一定的电路参数。有时敏感元件和转换元件的功能是由一个元件（敏感元件）实现的。

基本转换电路：将敏感元件或转换元件输出的电路参数转换、调理成一定形式的电量输出。如电压、电流等

敏感元件基本转换电路转换元件被测量中间量输出电量2021/6/1016传感器按照原理分类电位器式传感器应变式传感器压阻式传感器热电式传感器电容式传感器变磁路传感器压电式传感器2021/6/1017机器人用传感器的类型（相对的）：内部传感器:检测机器人内部状态信息的传感器—位置、速度、力/力矩传感器。外部传感器检测外部对象和外部环境。触觉传感器、听觉传感器、视觉传感器等。2021/6/1018§5-3传感器的静态特性和动态特性

传感器的基本特性：传感器的输入－输出关系特性。是传感器内部结构参数作用关系的外部表现。

输入信号分为：稳态、动态对应传感器特性：静态特性、动态特性

对传感器的要求：高精度－＞信号（或能量）无失真转换－＞反映被测量的原始特征2021/6/1019一、传感器的静态特性

传感器的静态特性是指在稳态条件下（传感器无暂态分量）用分析或实验方法所确定的输入—输出关系。这种关系可依不同情况，用函数或曲线表示，有时也用数据表格来表示。

表征传感器静态特性的主要指标有线性度、灵敏度、迟滞、重复性等。2021/6/1020

1.线性度是以一定的拟合直线作基准与校准曲线作比较，其不一致的最大偏差与理论满量程输出值的百分比来进行计算：式中：YFS＝ymax－ymin——满量程输出电压

2021/6/10212．迟滞

迟滞特性说明传感器加载（输入量增大）和卸载（输入量减小）输入—输出特性曲线不重合的程度。

产生原因：传感器机械部分存在摩擦、间隙、松动、积尘等2021/6/10223．重复性

重复性是指传感器输入按同一方向作全量程连续多次变动时所得特性曲线不一致的程度。

2021/6/10234．灵敏度

传感器输出变化量与引起该变化量的输入变化量之比即为静态灵敏度。

（拟合直线即为斜率）

5．分辨力分辨力是指传感器可能检测出被测信号的最小增量。

2021/6/10246.漂移

输出量随时间变化的现象，又称时漂；反映传感器的稳定性指标；时间范围：1小时、1天、1个月、半年或1年等。

7.温漂

输出量随温度变化的现象反映传感器的稳定性指标；2021/6/1025二、传感器的动态特性1.概述传感器的动态特性是指传感器对激励（输入）的响应（输出）特性。2.频率特性及其与动态品质之间的关系线性系统在正弦输入作用下的输出幅值与输入幅值的比值称为系统的幅频特性，以或两者统称为频率特性。表示。

表示；输出与输入之间随频率而变的相位特性称为相频特性，以2021/6/1026

在研究传感器时域动态特性时，为表征传感器的动态特性常用上升时间trs、响应时间tst、超调量c等参数来综合描述。上升时间trs─

输出从稳定值的5％95％的时间；响应时间tst─

从开始到稳定值所规定的范围内所需要的时间；超调量c─

输出第一次达到稳定值的最大偏差。

3.传感器的动态时域特征2021/6/10274.传感器的动态频域特征特性关系式：拉氏变换：变形：传递函数：2021/6/1028§5-4

内部传感器（ProprioceptiveSensors）一、位置和姿态传感器1.1电位器（Potentiometer）

电位器是典型的位置传感器，将机械位移或其它能转换为位移的非电量转换为与其有一定函数关系的电阻值的变化，从而引起输出电压的变化。是一种电阻式传感器2021/6/1029线绕电位器式传感器工作原理及结构线绕电位器结构图电阻系数很高的导线绕在绝缘骨架上，用电刷（活动触点）调节阻值。

特点：结构简单，尺寸小，输出特性精度高（可达0.1%）。寿命短，分辨力也较低。2021/6/1030线绕电位器实物图UiRx0Rx(等效电路)2021/6/10311.2光电式传感器原理首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后通过光电器件变换成电信号。辐射源光学通路光电器件输出被测量被测量特性

频谱宽、非接触测量、体积小、重量轻等2021/6/1032分类：增量式：需要一个计数系统，旋转的码盘通过敏感元件给出一系列脉冲，它在计数器中对某个基数进行加或减，从而记录了旋转的位移量。绝对式：它可以在任意位置给出一个固定的与位置相对应的数字码输出。2021/6/1033第八章光电式传感器

光学码盘式传感器是用光电方法把被测角位移转换成以数字代码式表示的电信号的转换部件。下图是工作原理示意图。1-光源；2-柱面镜；3-码盘；4-狭缝；5-元件。二、工作原理

由光源1发出的光线经柱面镜2变成平行光或会聚光，照射到码盘3上。码盘由光学玻璃制成，上面刻有许多同心码道，每个码道上都有按照一定规律排列的若干透光和不透光部分，即亮区和暗区。通过亮区的光线镜狭缝4后，形成一束很窄的光束照射到光电元件5上。光电元件的排列与码道一一对应。当有光照射时，光电元件的各种信号组合，反映出按一定规律编码的数字量，代表了码盘转角的大小。2021/6/10341、增量式编码器结构及原理2021/6/10352、绝对式编码器原理

绝对式光电编码器是把被测转角通过读取码盘上的图案信息直接转换成相应代码的检测元件。绝对式光电编码器是在透明材料的圆盘上精确地印制上二进制编码。2021/6/10361、下图所示是一个6位的二进制码盘。码盘和码制黑色不透光区和白色透光区分别代表二进制的“0”和“1”。在一个六位光电码盘上，有六圈数字码道，每一个码道表示二进制的一位，里侧是高位，外侧是低位，在360°范围内可编数码数为26=64个。2021/6/1037二进制码盘大型码盘是10到20圈。2021/6/10382、二进制码盘的误差问题

1）编码器的精度取决于码盘的精度，分辨率则决定于码道的数目。措施：需要增大码盘的尺寸以容纳更多的码道（对工艺提出很高要求）

2）同步困难：相邻两码之间若有一个码道提前或延后，会造成读码误差。

解决措施：a、编码技术；b、扫描技术

2021/6/10393、循环码盘(Gray码盘)

右图为6位循环码码盘。（1）n位循环码有2n种不同编码；（2）循环码为无权码；（3）循环码码盘相邻区域的编码只有一位变化。2021/6/10403、格雷Gray码盘

二进制高位变，低位也变，变化位数不定。格雷码进位时只有一位变化。超过两位变化有错，纠错。计算机内部存有格雷码与自然二进制码转换表2021/6/1041十进制数、直接二进制码和循环码对照表DBGDBG十进制二进制循环码十进制二进制循环码012345670000000100100011010001010110011100000001001100100110011101010100591011121314151000100110101011110011011110111111001101111111101010101110011000困难：循环码变为十进制数电路复杂2021/6/1042应用光学码盘测角原理光放大鉴幅整形纠错当量变换寄存显示译码

光源聚光镜码盘狭缝光电元件

光源1通过大孔径聚光镜2形成均匀狭长的光束照射到码盘3上。根据码盘所处的转角位置，位于狭缝4后面的一排光电元件5输出相应的电信号。该信号经过放大、鉴幅、整形后，再经当量变换，最后译码显示。纠错电路和寄存电路在需要时采用。2021/6/1043组成：旋转盘、光源、狭缝板、光电传感器(光电二极管、光电晶体管)2021/6/10441.3倾角计（Inclinometer）倾角传感器用于机器人俯仰、横滚角的测量AngelStarAccuStarII/DAS202021/6/10451.4电子罗盘即数字罗盘。原理：测量地球磁场，水平面内偏转角度的测量。三轴可测俯仰、横滚和偏转。2021/6/10461.5陀螺仪（gyroscope）根据陀螺的力学性质制成的：角动量守恒原理分类：压电、光纤、激光陀螺仪。可以同加速度计、磁阻芯片、GPS组合成惯性导航控制系统应用：飞机，iphone2021/6/10471.6速度传感器测速发电机（tachogenerator）原理：将机械转速转变为电压信号，输出电压与输入转速成正比2021/6/10482021/6/10491.7加速度传感器（Accelerationsensor）2021/6/1050石英晶体的压电机理对于不存在对称中心的异极晶体加在晶体上的外力除了使晶体发生形变以外，还将改变晶体的极化状态，在晶体内部建立电场，这种由于机械力作用使介质发生极化的现象称为正压电效应图中“”代表Si4+，“”代表2O2-。2021/6/1051压电式加速度计结构2021/6/1052MEMS加速度传感器

图示加速度传感器以MEMS加工技术为基础，既能测量交变加速度（振动），也可测量惯性力或重力加速度。其工作电压为2.7～5.25V，加速度测量范围为数个g，可输出与加速度成正比的电压也可输出占空比正比于加速度的PWM脉冲。2021/6/1053MEMS三轴加速度传感器技术指标：灵敏度：500mV/g，量程：10g，频率范围：0.5-2000Hz，安装谐振点:8kHz，分辨力：0.00004g，重量：200g，安装螺纹：M5mm，线性误差：≤1%2021/6/1054硅微加工加速度传感器原理

1—加速度测试单元

2—信号处理电路

3—衬底

4—底层多晶硅（下电极）

5—多晶硅悬臂梁

6—顶层多晶硅（上电极）2021/6/1055

当它感受到上下振动时，C1、C2呈差动变化。与加速度测试单元封装在同一壳体中的信号处理电路将ΔC转换成直流输出电压。它的激励源也做在同一壳体内，所以集成度很高。由于硅的弹性滞后很小，且悬臂梁的质量很轻，所以频率响应可达1kHz以上，允许加速度范围可达10g以上。

如果在壳体内的三个相互垂直方向安装三个加速度传感器，就可以测量三维方向的振动或加速度。2021/6/1056加速度传感器在汽车中的应用

加速度传感器安装在轿车上，可以作为碰撞传感器。当测得的负加速度值超过设定值时，微处理器据此判断发生了碰撞，于是就启动轿车前部的折叠式安全气囊迅速充气而膨胀，托住驾驶员及前排乘员的胸部和头部。

装有传感器的假人气囊2021/6/1057汽车气囊的保护作用

使用加速度传感器可以在汽车发生碰撞时，经控制系统使气囊迅速充气。2021/6/10582021/6/1059？思考题为什么BCD码制的码盘会产生误差？循环码的特点。一个10码道的循环码码盘，其最小分辨力为多少？2021/6/1060二、力/力矩传感器(Force/TorqueSensors)2021/6/10612.1应变式传感器

应变式式传感器是基于金属电阻的应变效应制成。1、金属的电阻应变效应

金属导体的电阻随着机械变形（伸长或缩短）的大小发生变化的现象称为金属的电阻应变效应。2021/6/1062金属丝受拉时，l、r和R将如何变化？提出问题2021/6/1063结论：金属丝受拉时，l变长、r变小，导致R变大。2021/6/1064lΔlΔrrFF

设一根长为l，截面积为S，电阻系数为ρ的电阻丝，其电阻值R为：导线两端受到力F作用时2021/6/1065将上式取对数再微分，则引起电阻值变化dR：因，由材料力学可知：（径向变化），式中泊松比表示电阻丝轴向的相对变化，也就是应变。2021/6/1066令则K——金属电阻丝的相对灵敏度系数。金属电阻丝的相对灵敏度系数受两个因素影响：（1）受力后材料的几何尺寸变化所引起的；即（2）受力后材料的电阻率发生变化引起的；即项项2021/6/10672、应变片的结构

应变片由电阻丝（敏感栅）、基底、引线和粘合剂组成。2021/6/1068

敏感栅由很细的电阻丝（0.01~0.05mm）或箔式金属片（厚度为3~10μm）组成。敏感栅常用下列材料制成：（1）康铜（铜镍合金）：最常用；（2）镍鉻合金：多用于动态；（3）镍鉻铝合金：作中、高温应变片；（4）镍鉻铁合金：疲劳寿命要求高的应变片；（5）铂及铂合金：高温动态应变测量。2021/6/10692021/6/1070电阻应变片的灵敏度系数定义为：为轴向应变。其中

实验证明，电阻丝的应变灵敏度系数不等于电阻丝应变片的应变灵敏度系数，即。（电阻丝应变片存在横向效应）2021/6/1071l0PP2bar图4放大的栅状电阻应变片及弯角部分示意图纵向应变造成电阻增加，横向应变造成电阻减少。2021/6/1072经推导得：n——直线部分栅丝的数目；n-1——弯角部分的个数。

可见，即应变片存在横向效应使应变片的灵敏度系数小于电阻丝的应变灵敏度系数。2021/6/1073小结金属电阻应变片金属丝式应变片箔式应变片金属薄膜应变片应用较多

金属丝式应变片使用最早，但由于金属丝式应变片蠕变较大，金属丝易脱胶，有逐渐被箔式所取代的趋势。但其价格便宜，多用于应变、应力的大批量、一次性试验。

箔式应变片与片基的接触面积大得多，散热条件较好，在长时间测量时的蠕变较小，一致性较好，能将温度影响减小到最小的程度，适合于大批量生产。2021/6/1074

为安全起见，要求金属材料的轴向应变最好不要大于1

10-3。即：要求其机械应变小引线覆盖层基片敏感器☆金属丝式应变片2021/6/1075

由于机械应变一般都很小,那么考虑通常采用直流电桥和交流电桥。提出问题？3、电阻应变片的测量转换电路

要把微小应变引起的微小电阻变化测量出来；

同时要把电阻相对变化ΔR/R转换为电压或电流的变化。

应该采用什么测量转换电路？回答2021/6/10761.直流电桥

由四个桥臂R1、R2、R3及R4和一个供桥电源U组成。R1R2R3R4BDUoUACRLIL－＋

电路特点：

当被测量无变化，四桥臂满足一定的关系，输出为零；当被测量发生变化时，测量电桥平衡被破坏，有电压输出。

电路组成其中，RL为负载电阻

Uo为电桥输出电压。2021/6/1077A.直流电桥a.电桥平衡条件R1R2R3R4BDUoUACRLIL－＋当电桥平衡时,Uo=0,则有：R1R4=R2R3

欲使电桥平衡,其相邻两臂电阻的比值应相等,或相对两臂电阻的乘积相等。——电桥平衡条件结论：或2021/6/1078R1R2R3R4BDUoUACRLIL－＋分析：b.电压灵敏度（1）R2,R3,R4为电桥固定电阻这就构成了单臂电桥。R1为电阻应变片2021/6/1079（2）当R1产生应变时,若应变片电阻变化为ΔR1，其它桥臂固定不变，电桥输出电压Uo≠0R1R2R3R4BDUoUACRLIL－＋分析：b.电压灵敏度电桥不平衡输出电压为:设桥臂比n=R2/R1考虑到平衡条件R2/R1=R4/R3且ΔR1/R1很小可忽略2021/6/1080电桥电压灵敏度定义为：R1R2R3R4BDUoUACRLIL－＋分析：b.电压灵敏度电桥不平衡输出电压为:2021/6/1081②电桥电压灵敏度Ku=Ku(n)，恰当地选择桥臂比n的值，保证电桥具有较高的电压灵敏度。分析可知：——电桥电压灵敏度①电桥电压灵敏度Ku正比于电桥供电电压U

提出问题？当U值确定后,n值取何值时使Ku最高？

但供电电压U的提高受到应变片允许功耗的限制，所以要作适当选择;U↑→Ku↑2021/6/1082当dKu/dn=0时，求Ku的最大值。即：在电桥电压确定后,当R1=R2=R3=R4时,电桥电压灵敏度最高,此时有解决办法：求得n=1时,

Ku为最大值

当电桥电压U和电阻相对变化量ΔR1/R1一定时,电桥的输出电压及其灵敏度也是定值,且与各桥臂电阻阻值大小无关。

结论：2021/6/1083c.非线性误差及其补偿方法理想值实际值——非线性误差如果是四等臂电桥,R1=R2=R3=R4,则提出问题？非线性误差是否能满足测量要求？2021/6/1084讨论：非线性误差是否能满足测量要求？

对于一般应变片来说，所受应变ε通常在5×10-3以下。（1）若取K=2,则ΔR1/R1=Kε=0.01,代入上式计算得非线性误差为0.5%;（2）若K=130,ε=1×１0-3时,ΔR1/R1=0.130,则得到非线性误差为6%。结论：K较小时，非线性误差能满足测量要求；当K↑到某值时，非线性误差已不能满足测量要求。利用和两式，有：必须予以减小和克服非线性误差。如何解决？2021/6/1085解决办法：——（1）差动电桥即：在试件上安装两个工作应变片,一个受拉应变,一个受压应变,接入电桥相邻桥臂,称为半桥差动电路。2021/6/1086R1R2R3R4BDUoUACRLIL－＋单臂电桥R1R2R3R4BDUoUACRLIL－＋双臂电桥（半桥式）R1测量R2R4R3abUoU单臂工作R1测量R2R4R3abUoU测量双臂工作2021/6/1087解决办法：——（1）差动电桥即：在试件上安装两个工作应变片,一个受拉应变,一个受压应变,接入电桥相邻桥臂,称为半桥差动电路。测量R1R2R4R3abUoU测量半桥式（双臂工作）该电桥输出电压为若则得2021/6/1088解决办法：——（1）差动电桥☆呈线性关系；☆无非线性误差；☆电桥电压灵敏度K=U

/2,比单臂工作时提高一倍。结论：解决办法：——（2）恒流源电桥（自学）非线性误差减少，但不能消除，一般用于半导体应变片中。2021/6/1089应用1：电子秤原理将物品重量通过悬臂梁转化成结构变形再通过应变片转化为电量输出。2021/6/1090六维力/力矩传感器应用2：六维力/力矩传感器2021/6/10912021/6/10922021/6/1093§5-5

外部传感器（ExteroceptiveSensors）1.视觉传感器2021/6/1094例：二值视觉2021/6/1095图像传感器的工作原理特点：以电荷作为信号；基本功能：电荷的存储和转移；基本工作原理：信号电荷的产生信号电荷的存贮信号电荷的传输信号电荷的检测2021/6/1096视觉传感系统的应用1.零件识别、检测与定位（生产线、工业机器人）视觉传感系统在生产线上的应用2021/6/1097视觉传感系统的应用2.产品检验视觉传感系统应用于产品检验2021/6/1098视觉传感系统的应用3.移动机器人导航视觉传感系统应用于Rocky7火星机器人导航2021/6/1099视觉传感系统的应用3.移动机器人导航Rocky7火星机器人视觉传感系统获得的障碍物图像2021/6/10100视觉传感系统的应用4.遥感监测5.医学检测6.安全监控7.国防领域5.其他五角大楼遥感图像及其三维重建2021/6/10101立体视法立体视法(Stereoscopy)就是指同一物体的两张具有轻微角度差别的照片放在一起（分别用左右双眼）观看，得到一种深度的感觉，从而产生常规立体视觉的方法。那么（最基本的）立体摄影就是（模拟双眼的位置）从左右两个具有轻微角度差异的观察点分别拍摄同一个物体，然后将这两幅照片以同样的方式展示出来，让左右摄像机分别采集左视觉和右视觉的照片，通过计算机的合成处理，我们就获得了与人眼直接观看被摄物体完全一致的、有立体深度的立体画面。

2021/6/10102

人类的眼睛就像是一套功能完整的摄影系统，具有变焦镜头、可变光圈以及能将光信号转变成大脑可以识别的电信号。人类的两只眼睛，都长在前面的脸部，呈左右排列，间隔约为65mm。在我们观察物体时，由于两只眼睛所处的角度有略微不同，两只眼睛看到的图像还是有略微差别的，我们的大脑将这两幅画面综合在一起，形成一种有深度的视觉画面。而一只眼睛看到的画面是没有前后深度的。更为重要的是，大脑能够根据接受到的两幅图像中同一物体之间位差的大小判断出此物体的深度和远近，距离眼睛越远，位差就越小，反之就越大。示意图中显示了这个过程的工作原理：（当我们观看无穷远的景物时）遥远的太阳在两幅图像中的位置（几乎）是相同，但是近处的树的位置就有1/4英寸的差别了。

小科普：人类视觉原理2021/6/101032021/6/101042021/6/101052021/6/101062021/6/10107应用：仿人机器人头部2021/6/10108触觉作用:使操作动作适宜，视觉无法代替识别操作对象的属性，如大小、重量等用于安全保护，躲避障碍，防止事故触觉传感器

一般认为触觉包括接触觉、压觉、滑觉、力觉四种，狭义的触觉按字面上来看是指前三种感知接触的感觉。2021/6/10109接触觉

触觉传感器应包含：(1)提供使传感器跟待检测物体接触的手段；(2)通过附加额外传感器确定触觉传感器的位置和取向；(3)实现获取和解释触觉信息的“智能”功能。因此，触觉器官应考虑手爪、致动器、换能器、信息处理等环节。最简单也是最早使用的接触觉传感器是微动开关，但其需较大作用力，又响应时间长。2021/6/10110接触觉传感器常用的接触传感器有机械式(微动开关用的最多)阵列式2021/6/10111开关式触觉传感器接触觉传感器实例2021/6/10112触觉传感器压敏电阻阵列与扫描电路

触觉传感器压敏电阻阵列阵列扫描电路可以感知物体的轮廓2021/6/10113压觉压觉传感器其实是接触传感器的引申。压觉感知压力的大小。压觉中使人感兴趣的是分布压觉。通过高密度地配置这种传感器，把同物体接触时各点不同的压力，变成相应的浓淡画素，获取物体形状的信息。2021/6/10114滑觉传感器

一般可将机械手抓取物体的方式分为两种：硬抓取和软抓取。

硬抓取（无感知时采用）：末端执行器利用最大的夹紧力抓取工件。

软抓取（有滑觉传感器时采用）：末端执行器使夹紧力保持在能稳固抓取工件的最小值，以免损伤工件。此时机器人要抓住物体，必须确定最适当的握力大小。因此需检测出握力不够时物体的滑动，利用这一信号，在不损坏物体的情况下牢牢抓住物体。2021/6/10115

滑动觉

用于检测物体接触面之间相对运动大小和方向的传感器。只限相对运动的检测，非表面状态检测常用的滑动检测方法：１、将滑动转换成滚球和滚柱的旋转；２、用压敏元件和触针，检测滑动时的微小振动；2021/6/10116它由一个金属球和触针组成，金属球表面分成许多个相间排列的导电和绝缘小格。触针头很细，每次只能触及一格。当工件滑动时，金属球也随之转动，在触针上输出脉冲信号，脉冲信号的频率反映了滑移速度，个数对应滑移的距离。滚筒式滑觉传感器2021/6/10117滑觉传感器工作原理采用压觉传感器实现滑觉感知2021/6/10118从抓取稳定性角度分析,基于摩擦锥理论2021/6/10119力敏电阻：阻值随垂直施加在表面的力的增加而降低。力敏电阻2021/6/10120

接近觉传感器

接近觉传感器：是检测对象物体与传感器距离信息的一种传感器。利用距离信息测出对象物体的表面状态。接近觉是视觉传感器功能的一部分，但它只给出距离信息，接近觉传感器有电磁感应式、光电式、电容式、气压式、超声波和微波式等多种。实际使用应根据对象物体性质而定。接近觉感知对象接近的情况，其作用为：

(1)在接触到对象前获取信息，为后续动作先做准备；

(2)发现障碍物，规定行程范围，以免碰撞；

(3)得到关于对象表面形状的信息。目前常用的接近觉传感器有磁力式和超声波式，前者测距近，后者测距较远。2021/6/10121一、电磁感应式接近觉传感器变化的磁场将在金属体内产生感应电流。这种电流的流线在金属体内是闭合的，所以称为涡旋电流（简称涡流），而涡流的大小随金属体表面与线圈的距离大小而变化。当电感线圈内通以高频电流时，金属体表面的涡流电流反作用于线圈L，改变L内的电感大小。通过检测电感便可获得线圈与金属体表面的距离信息。2021/6/10122二、电容式接近觉传感器利用平板电容器的电容C与极板距离d成反比的关系。其优点是对物体的颜色、构造和表面都不敏感且实时性好；其缺点是必须将传感器本身作为一个极板，被接近物作为另一个极板。这就要求被测物体是导体且必须接地，大大降低了其实用性。2021/6/10123三、超声波接近觉传感器

由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。

2021/6/10124四、光电式接近觉传感器2021/6/10125注意：这里所说的远近是指红外辐射在电磁波谱中与可见光的距离。

红外线式接近觉传感器2021/6/10126

红外辐射的物理本质是热辐射，一个炽热物体向外辐射的能量大部分是通过红外线辐射出来的。物体的温度越高，辐射出来的红外线越多，辐射的能量就越强。红外光具有明显的波粒二相性。红外探测器的种类很多，按探测机理的不同，分为热探测器和光子探测器两大类。2021/6/101271.热探测器

工作机理是：利用红外辐射的热效应，探测器的敏感元件吸收辐射能后引起温度升高，进而使有关物理参数发生相应变化

热探测器主要有四类：热释电型、热敏电阻型、热电阻型和气体型。2021/6/10128热释电感应灯热释电传感器2021/6/10129

热释电元件在红外线检测中得到广泛的应用。它可用于能产生远红外辐射的人体检测，如防盗门、宾馆大厅自动门、自动灯的控制等。

热释电元件外形2021/6/10130热释电传感器的内部电路两块反向串联的热