現(xiàn)代傳感技術(shù)傳感器選型實例(FSR壓力傳感器)(共4頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上現(xiàn)代傳感技術(shù) 1.傳感器的現(xiàn)場選型，以及例子說明需求分析：用于二足機器人的腳底，主要研究行走或受外力干擾時，通過動態(tài)平衡控制使行走更趨于穩(wěn)定，并增強站立時穩(wěn)定性。二足機器人站立高為320mm，寬為230mm，重量約為1.5kg。選型：FSR共有四種類型傳感器分別為400、402、406、408。他們的區(qū)別在于接觸面積，和厚度不同。 400有效面積為0.2，層最厚部分為0.012。402有效面積為0.5，層最厚部分為0.018。406有效面積為1.5×1.5，層最厚部分為0.018。408有效面積為24×0.25，層最厚部分為0.135。由于二足機器

2、人重量較輕，需要在腳底安置多個進行精密測量，我選擇的是壓力傳感器FRS400。 是彎曲壓力傳感器的一種，簡稱FSR，F(xiàn)SR是一種隨著有效表面上壓力增大而輸出阻值減小的高分子薄膜（PVDF薄膜），F(xiàn)SR并不是測壓元件或形變測量儀，盡管他們有著相似的性能。而且這類壓力感測電阻不適用于精密測量，但是FSR卻是一款靈敏度較高的傳感器。下圖為FRS400的性能曲線量程：010kg靈敏度：100g to 10kg精度：±5% to ±25%力分辨率：充分利用力的±0.5%延時時間：12ms溫度范圍：-30 to +70價格：76/個根據(jù)以上參數(shù)，F(xiàn)RS400適用于二足機器人的

3、動態(tài)平衡控制，可進行實驗。用法：FSR400的接法：應用在二足機器人上的主要四個方面：目的：當機器人運行時，經(jīng)傳感器取值并通過控制器補償機器人重心穩(wěn)定位置，分析比較不同控制器的性能差異，讓機器人不論在靜態(tài)、動態(tài)都具有抗干擾性，使機器人在姿態(tài)及運作效能上得以改善。硬件架構(gòu)：該二足機器人是由雙足十個自由度、頭部一個自由度、伺服機驅(qū)動模塊、無線模塊、超生波傳感器、電子羅盤、加速度計以及8顆壓力傳感器構(gòu)成。腳底是A/D轉(zhuǎn)換電路及8顆壓力傳感器組成，大小為6cm×9cm。主要是借由腳底壓力傳感器的取值并運算出實際重心位置之后，并控制伺服機以達到行走平衡的目的。由于壓力傳感器輸出的是模擬信號，為

4、了使實驗板取得壓力值、節(jié)省空間，故在腳底板設(shè)計A/D轉(zhuǎn)換電路。下圖為傳感器位置軟件構(gòu)架:為了能夠方便測試與監(jiān)控機器人狀態(tài)，適用VC6.0開發(fā)環(huán)境，并用MFC構(gòu)建監(jiān)視畫面。平衡架構(gòu)：機器人步行時，平衡重心的便宜分為單腳與雙腳兩種情況，下圖為腳底坐標系統(tǒng)。平衡架構(gòu)分為：壓力傳感器初始化、壓力傳感器取得壓力值、壓力值濾波、重心誤差、平衡控制及伺服機補償?shù)?個構(gòu)架。下圖為控制流程圖結(jié)論：透過二足傳感器取得壓力值，并計算機器人實際重心位置，再將實際重心位置以模糊控制器運算，計算機器人步行時各伺服機的補償角度，并與PID控制器運算做比較，透過各伺服機角度補償可明顯看出補償前后的差異。名詞解釋：伺服機：伺服機是遙控模型控制動作的動力來源，主要是由外殼、電路板、無核心馬達、齒輪與位置檢測器所構(gòu)成。其工作原理是由接收機發(fā)出訊號給伺服機，經(jīng)由電路板上的 IC 判斷轉(zhuǎn)動方向，再驅(qū)動無核心馬達開始轉(zhuǎn)動，透過減速齒輪將動力傳至擺臂，同時由位置檢測器送回訊號，判斷是否已經(jīng)到達定位。PVDF： 是有機壓電材料，又稱壓電聚合物。這類材料及其材質(zhì)柔韌、低密度、低阻抗和電壓常數(shù)(g)等優(yōu)點為世人矚目，且發(fā)展十分迅速，現(xiàn)在水聲超聲測量，壓力傳感，引燃引爆等方面獲得應用。不足之處是壓電應變常數(shù)（d）偏低，使之作為有源發(fā)射換能器受到很大的限制