工業(yè)機(jī)器人外部傳感器PPT

1、王慶龍23:53 目錄目錄一、工業(yè)機(jī)器人常用傳感器的分類一、工業(yè)機(jī)器人常用傳感器的分類二、工業(yè)機(jī)器人傳感器的要求與選擇二、工業(yè)機(jī)器人傳感器的要求與選擇三、觸覺傳感器三、觸覺傳感器四、力覺傳感器四、力覺傳感器五、接近覺傳感器五、接近覺傳感器23:53工業(yè)機(jī)器人按用途可分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器。內(nèi)部傳感器裝在操作機(jī)上，包括位移、速度、加速度傳感器，是為了檢測機(jī)器人操作機(jī)內(nèi)部狀態(tài)，在伺服控制系統(tǒng)中作為反饋信號(hào)。外部傳感器，如視覺、觸覺、力覺、距離傳感器，是為了檢測作業(yè)對象及環(huán)境與機(jī)器人的關(guān)系。一一工業(yè)機(jī)器人常用傳感器的分類工業(yè)機(jī)器人常用傳感器的分類23:53二、工業(yè)機(jī)器人傳感器的要求與選擇二、工業(yè)

2、機(jī)器人傳感器的要求與選擇一般要求：精度高、重復(fù)性好穩(wěn)定性和可靠性好抗干擾能力強(qiáng)質(zhì)量輕、體積小、安裝方便特定要求：適應(yīng)加工任務(wù)要求滿足機(jī)器人控制的要求滿足安全性要求及其它輔助工作的要求23:53如何選擇如何選擇 根據(jù)測量對象、環(huán)境確定 靈敏度的選擇 響應(yīng)特性 線性范圍 穩(wěn)定性 精度 三、觸覺傳感器三、觸覺傳感器 觸覺是接觸、沖擊、壓迫等機(jī)械刺激感覺的綜合, 觸覺可以用來進(jìn)行機(jī)器人抓取, 利用觸覺可進(jìn)一步感知物體的形狀、軟硬等物理性質(zhì)。一般把檢測感知和外部直接接觸而產(chǎn)生的接觸覺、壓覺、滑覺等傳感器稱為機(jī)器人觸覺傳感器。23:531) 接觸覺傳感器接觸覺傳感器: 傳感器裝于機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)部件或末端執(zhí)行

3、器(如手爪)上, 用以判斷機(jī)器人部件是否和對象物發(fā)生了接觸。接觸覺是通過與對象物體彼此接觸而產(chǎn)生的, 所以最好使用手指表面高密度分布觸覺傳感器陣傳感器陣列列。2) 壓覺傳感器壓覺傳感器: 壓覺傳感器用來檢測和機(jī)器人接觸的對象物之間的壓力值。a.利用某些材料的內(nèi)阻隨壓力變化而變化的壓阻效應(yīng)制成的壓阻元件，將它們密集配置成陣列，即可檢測壓力的分布。（壓敏導(dǎo)電橡膠或塑料）b.利用壓電效應(yīng)器件如壓電晶體等。它的優(yōu)點(diǎn)是耐腐蝕、頻帶寬和靈敏度高等；缺點(diǎn)是無直流響應(yīng)，不能直接檢測靜態(tài)信號(hào)。c.利用半導(dǎo)體力敏器件與信號(hào)電路構(gòu)成的集成壓敏傳感器。常用的三種：壓電型（ZnO/Si-IC），電阻型SIR(硅集成)和

4、電容型SIC，其優(yōu)點(diǎn)是體積小、成本低、便于同計(jì)算機(jī)接口;缺點(diǎn)是耐壓負(fù)載差、不柔軟。d.利用壓磁傳感器、掃描電路與針式差動(dòng)變壓器式傳感器構(gòu)成的壓覺傳感器，有較強(qiáng)的過載能力，但體積較大。23:53高密度智能壓覺傳感器這是一種 很有發(fā)展前途的壓覺傳感器，其中壓阻式和電容式使用最多。提別是硅電容式壓覺傳感器得到了廣泛應(yīng)用23:533) 滑覺傳感滑覺傳感?？梢詸z測垂直于握持方向物體的位移、旋轉(zhuǎn)、由重力引起的變形，以達(dá)到修正受力值、防止滑動(dòng)、進(jìn)行多層次作業(yè)及測量物體重量和表面特性等的目的。滾軸帶動(dòng)光電傳感器和縫隙圓板而產(chǎn)生脈沖信號(hào)四、力覺傳感器四、力覺傳感器力覺是指對機(jī)器人的指、肢和關(guān)節(jié)等運(yùn)動(dòng)中所受力的感

5、知,主要包括腕力覺、關(guān)節(jié)力覺和支座力覺等, 根據(jù)被測對象的負(fù)載, 可以把力傳感器分為測力傳感器( 單軸力傳感器) 、力矩表( 單軸力矩傳感器) 、手指傳感器( 檢測機(jī)器人手指作用力的超小型單軸力傳感器) 和六軸力覺傳感器。23:53力覺傳感器根據(jù)力的檢測方式不同，可以分為：a. 檢測應(yīng)變或應(yīng)力的應(yīng)變片式，應(yīng)變片力覺傳感器被機(jī)器人廣泛采用；b. 利用壓電效應(yīng)的壓電元件式；c. 用位移計(jì)測量負(fù)載產(chǎn)生的位移的差動(dòng)變壓器、電容位移計(jì)式。分辨率額定值23:53常用的工業(yè)機(jī)器人圓筒式腕力傳感器分為上下兩層, 上層由 4 根豎直梁組成, 下層由 4 根水平梁組成。在 8 根梁的相應(yīng)位置上粘貼應(yīng)變片作為測量敏

6、感點(diǎn)。傳感器兩端通過法蘭盤與機(jī)器人腕部聯(lián)接。 機(jī)器人腕部受力時(shí), 8 根彈性梁產(chǎn)生不同性質(zhì)的變形, 使敏感點(diǎn)的應(yīng)變片發(fā)生應(yīng)變, 輸出電信號(hào), 通過一定的數(shù)學(xué)關(guān)系式就可算出 X、Y、Z 三個(gè)坐標(biāo)上的分力和分力矩。五、接近覺傳感器五、接近覺傳感器 接近覺傳感器就是放機(jī)器人手接近對象物體的距離約為數(shù)毫米數(shù)十毫米時(shí)，就可檢測出到對象物體表面的距離、斜度和表面狀態(tài)的傳感器。接近覺一般用非接觸式測量元件, 如霍爾效應(yīng)傳感器、電磁式接近開關(guān)、光學(xué)接近傳感器和超聲波式。23:531)光電式接近覺傳感器的應(yīng)答性好, 維修方便, 尤其是測量精度很高。是目前應(yīng)用最多的一種接近覺傳感器, 但其信號(hào)處理較復(fù)雜, 使用環(huán)

7、境也受到一定限制(如環(huán)境光度偏極或污濁)。反射光亮（亦即接收信號(hào)的大小）表示了某一距離的點(diǎn)（光軸的交點(diǎn)）的峰值特性。利用這種特性滴線性部分來測定距離，測出峰值點(diǎn)就可確定物體的位置。23:53由發(fā)光二極管和光敏晶體管組成。發(fā)光二極管發(fā)出的光經(jīng)過反射被光敏晶體管接收，接收到的光強(qiáng)和傳感器與目標(biāo)的距離有關(guān)，輸出信號(hào)時(shí)距離的函數(shù)。紅外信號(hào)被調(diào)試制成某一特定頻率，可大大提高信噪比23:532) 超聲波式傳感器的原理是測量渡越時(shí)間, 超聲波是頻率20kHz 以上的機(jī)械振動(dòng)波, 渡越時(shí)間與超聲波在介質(zhì)中的傳播速度的乘積的一半即是傳感器與目標(biāo)物之間的距離, 渡越時(shí)間的測量方法有脈沖回波法、相位差法和頻差法。3)激光測距法也可以利用回波法, 或者利用激光測距儀。氦氖激光器固定在基線上, 在基線的一端由反射鏡將激光點(diǎn)射向被測物