机器人技术基础及应用 课件 第7章 机器人感觉

机器人技术基础及应用Fundamentalsandapplicationsofrobotics第七章:工业机器人感觉2目录7.1工业机器人的感觉系统7.2内部传感器7.3外部传感器37.1工业机器人的感觉系统工业机器人感觉系统的基本组成工业机器人常用传感器的分类工业机器人传感器的选用原则47.1工业机器人的感觉系统传感器部分信息处理部分7.1.1工业机器人感觉系统的基本组成57.1工业机器人的感觉系统内部传感器：用于检测机器人自身状态，如机器人运动过程中的位置、速度、加速度，手臂间角度等。外部传感器：用于检测机器人所处的对象和环境状况，如判别机器人抓取对象的形状、空间位置，抓取对象周围是否存在障碍，被抓取物体是否滑落等。末端执行器传感器：安装在末端执行器上，用于检测处理精巧作业的感觉信息，类似于人的触觉；环境识别传感器：用于识别物体、检测物体与机器人的距离等。7.1.2工业机器人常用传感器的分类67.1工业机器人的感觉系统一般性要求：精度高、重复性好；稳定性和可靠性好；抗干扰能力强；质量轻、体积小、安装方便。特定要求：适应加工任务的要求；满足机器人控制的要求；满足机器人自身安全和机器人使用者的安全性要求以及其他辅助工作的要求。7.1.3工业机器人传感器的选用原则77.2内部传感器位置传感器速度传感器加速度传感器87.2内部传感器电位器旋转变压器感应同步器旋转编码器7.2.1位置传感器9电位器：直线型直线型电位器10电位器：旋转型旋转型电位器1-旋转轴；2-导电环；3-电刷；4-电位器11旋转变压器旋转变压器原理图K：转子、定子问的匝数比12感应变压器感应同步器结构原理图Ф

：与动尺位移x相对应的电角度

K2：动尺、定尺绕组的耦合系数13旋转编码器：绝对型绝对型电磁式旋转编码器14旋转编码器：绝对型自然二进制码与二进制格雷码（循环码）的对照表十进制数自然二进制数格雷码十进制数自然二进制数格雷码00000000081000110010001000191001110120010001110101011113001100101110111110401000110121100101050101011113110110116011001011411101001701110100151111100015旋转编码器：绝对型自然二进制码与二进制格雷码（循环码）的转换16旋转编码器：绝对型绝对型光电式旋转编码器17旋转编码器：增量型增量型电磁式旋转编码器18旋转编码器：增量型增量式光电编码器原理197.2内部传感器测速发电机增量型光电编码器7.2.2速度传感器20测速发电机测速发电机工作原理21增量型光电编码器时间增量测量电路模拟方式：用频率-电压(F/V)转换器将编码器测得的脉冲频率转换成与速度成正比的模拟电压。数字方式227.2内部传感器压电式加速度传感器电阻应变片式加速度传感器7.2.3加速度传感器23压电式加速度传感器压电式加速度传感器工作原理1-弹簧；2-质量块；3-压电元件；4-引出电极；5-壳体24应变式加速度传感器应变式加速度传感器工作原理1-板簧；2、3、4、5-应变片；6-重锤257.3外部传感器触觉传感器接近觉传感器接触觉传感器压觉传感器滑觉传感器力觉传感器视觉传感器26接近觉传感器气压式接近觉传感器电感式接近觉传感器电容式接近觉传感器光电式接近觉传感器超声波式接近觉传感器红外线式接近觉传感器各种接近觉传感器的基本原理27气压式接近觉传感器气压式接近觉传感器基本原理28电感式接近觉传感器电涡流式传感器基本原理29电容式接近觉传感器电容式传感器基本原理30光电式传感器基本原理电容式接近觉传感器31超声波式传感器基本原理超声波式接近觉传感器1-被测物体；2-超声波发生器；3-超声波接收器32热释电红外线光敏材料：钛酸钡、钽酸锂、硫酸三甘肽、压电陶瓷（PZT）、高分子薄膜（PVFZ）热释电效应的形成原理红外线式接近觉传感器的组成红外线式接近觉传感器33接触觉传感器的结构原理图接触觉传感器34阵列式压觉传感器结构原理图阵列式压觉传感器扫描电路压觉传感器：阵列式35检测滑动的方法根据滑移时产生的振动将滑移量转换成转动量根据滑移时手爪与对象物间动、静摩擦力的变化根据手爪压力分布的改变检测滑动的方法滑觉传感器36力觉传感器筒式腕力传感器37力觉传感器电感式转矩传感器结构原理图38CCD传