《传感器与检测技术》课件-8.1-6机器人传感器概述

机器人传感器概述01机器人的类型0203机器人的进化过程目录机器人的特征04常见机器人的种类及外形1958年，美国Consolidated公司制造出世界第一台工业机器人，从那时起，机器人正在一步步走向成熟，我国也在上世纪80年代初期生产出第一台国产工业机器人。从世界范围来说，机器人的发展和应用处于初级阶段，原来只有几个发达国家拥有机器人，而随着科学技术的发展，机器人现已在各个领域得到了广泛应用，因此学习了解并应用机器人已成为当务之急。一、机器人的类型（1）工业机器人：

用于焊接、喷漆、组装、搬运、密封等行业。（2）医疗福利机器人：用于护理、帮助病人和残疾人。（3）教育和电子游戏机器人：用于教育、研究、电子游戏等。（4）特殊工作机器人：用于擦窗、建筑、宇宙开发、原子能发电站的维修、检修等。（5）其它机器人：用于办公和家庭服务。1.机器人按照用途分类2.机器人按输入信息分类（1)手控机器人：它具有与人的上肢相同的功能，由人操纵，依靠人的视觉进行工作，严格地讲，这是一种机械手。（2）固定顺序机器人：它按照预先给定的顺序和条件来依次完成各个阶段的动作，它的顺序一般不容易改变。这种类型的机器人往往用来作为某种装置的一个自动化部件而组装在该装置中，如加工中心的换刀机械手。（3）可变顺序机器人：它与固定顺序机器人相反，其工作顺序可以根据需要随时改变，这种类型的机器人适用于多品种、小批量的生产服务中。2.机器人按输入信息分类（4）再现式机器人：它的工作分为两个阶段。示教阶段：此时由操作者握着机械手或通过拨动示教板上的按钮和开关控制机械手完成各种动作，而机械手在完成各种动作的同时便记住操作者教给它的动作顺序、移动距离以及其它信息；再现阶段：机器人逐次读出在示教阶段中所记忆的各种信息，并严格完成（再现）操作者所教给它的动作。（5）数字控制机器人：首先以数字程序形式给出机器人的动作顺序、位置以及其它信息，然后再由阅读装置逐段读出程序，控制机器人严格地按照程序工作。3.机器人按动作形态分类（1）直角坐标机器人：其手主要按直角坐标移动，如用于汽车点焊的直角坐标机器人。（2）圆柱坐标机器人：其手和臂按圆柱坐标移动，如用于机械加工的圆柱坐标机器人。（3）极坐标机器人：其手臂按极坐标转动，如用于喷漆的极坐标机器人。（4）多关节机器人：它的动作主要依靠转动各个关节来完成。二、机器人的特征

从“迎宾机器人”到“工业用机器人”，虽然机器人的种类繁多，但都应具备以下特征：移动功能、执行机构、感觉和智能。三、机器人的进化过程近代机器人的进化过程大概可以分为四代。（1）第一代机器人第一代工业机器人的最大特点就是能够按照教给它的动作重复进行工作，所以也叫做“重复进行工作的机器”，如图。如汽车生产线上的“点焊机器人”，机床或压力机使用的“上下料机器人”以及装饰用的“喷漆机器人”都属于第一代机器人。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。三、机器人的进化过程（2）第二代机器人与第一代机器人相比，它具有识别、选取和判断能力，可在轨道上运行，并能做装配之类的较为复杂的工作。

这些机器人要有相当于人的眼睛、耳朵或皮肤等一系列感觉装置（传感器），然后还要有判断功能，利用传感器输入信息对其周围环境进行判断，并根据这种判断来改变自身的行动。如“电弧焊接机器人”或“单能装配机器人”。如图示。因而传感器的采用与否已成为衡量第二代机器人的重要特征。三、机器人的进化过程（3）第三代机器人第三代机器人是智能机器人，具有感觉和识别能力、声音合成功能、操作和行动功能，以及判断思考和处理问题的能力。特别适合做管理和服务部门的工作，如百货商场的机器人能照相、收款和接待、迎宾等。其特征是具有学习功能如图所示。现有的大部分工业机器人就相当于第三代机器人。“电脑化”是这一代机器人的重要标志。然而电脑处理的信息，必须要通过各种传感器来获取，因而这一代机器人需要有更多的、性能更好的、功能更强的、集成度更高的传感器。第一代和第二代机器人都超过了机械本来固有的界限，而真正接近于人的机器人只有第三代机器人出现后才逐步形成。三、机器人的进化过程（4）第四代机器人第四代机器人是什么样子，还没有确切的定义。也就是说，第四代机器人还没有问世。硬要下个定义的话，就是具有感情的机器人吧！人们根据自己的要求，提出第四代机器人应该具有以下特征：1）能表现自身的需求和意愿；2）机器人有一定的意志；3）机器人能成为人的“朋友”。三、机器人的进化过程

总之，第一代到第四代机器人的进化过程即由重复进行的简单动作向高级动作方面发展，譬如通过判断周围情况来决定自己应该如何进行动作以及通过简单的学习来修正自己动作的智能机器人就是这种发展趋势的例证。

机器人传感器就是机器人所用的传感器。机器人传感器可以定义为一种能将机器人目标物特性（或参量）变换为电量输出的装置。机器人通过传感器实现类似于人的知觉作用，其传感器被称为机器人的“电五官”。三、机器人的进化过程机器人传感器分为机器人外部传感器（感觉传感器）—机器人外部传感器的功能是识别工作环境，为机器人提供信息，检查、控制、操作对象物体、应付环境变化和修改程序。机器人内部传感器—内部传感器的功能是用来测量运动学及动力学参数，以使机器人按规定的位置、轨迹、速度、加速度和受力大小进行工作。四、常见机器人的种类