工業(yè)機(jī)器人期末復(fù)習(xí)大全

1、工業(yè)機(jī)器人課件資料一、 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)1. 關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)如圖所示。已知關(guān)節(jié)變量值，。求各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)變換的齊次變換矩陣。2. 如圖二自由度平面機(jī)械手，已知手部中心坐標(biāo)值為。求該機(jī)械手運(yùn)動(dòng)方程的逆解及二、 機(jī)器人動(dòng)力學(xué)1. 如圖二自由度平面機(jī)械手，已知桿長(zhǎng)，相關(guān)參數(shù)如下表所示。求表中兩種情況下的關(guān)節(jié)瞬時(shí)速度和。2. 已知二自由度平面機(jī)械手的雅可比矩陣為。若忽略重力，當(dāng)手部端點(diǎn)力時(shí)，求與此力相應(yīng)的關(guān)節(jié)力矩。三、 機(jī)器人的智能控制簡(jiǎn)述機(jī)器人人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的原理及方法四、 機(jī)器人的控制基礎(chǔ)交流伺服電動(dòng)機(jī)有哪幾種調(diào)速方式，請(qǐng)分別說明其原理。1. 經(jīng)歷了40多年的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)逐步形成了一門新的綜合

2、性學(xué)科 機(jī)器人學(xué)（Robotics）l 它包括有基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究?jī)蓚€(gè)方面l 主要研究?jī)?nèi)容有：(1) 機(jī)械手設(shè)計(jì)；(2) 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和控制；(3) 軌跡設(shè)計(jì)和路徑規(guī)劃；(4) 傳感器(包括內(nèi)部傳感器和外部傳感器)；(5) 機(jī)器人視覺；(6) 機(jī)器人語(yǔ)言；(7) 裝置與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；(8) 機(jī)器人智能等。2. 機(jī)器人的定義 國(guó)際和國(guó)外相關(guān)組織的定義國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的定義：機(jī)器人是一種自動(dòng)的、位置可控的、具有編程能力的多功能機(jī)械手，這種機(jī)械手具有幾個(gè)軸，能夠借助可編程序操作來處理各種材料、零件、工具和專用裝置，以執(zhí)行種種任務(wù)。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局（NBS）的定義：機(jī)器人是一種能夠進(jìn)行編程并

3、在自動(dòng)控制下執(zhí)行某些操作和移動(dòng)作業(yè)任務(wù)的機(jī)械裝置。美國(guó)機(jī)器人協(xié)會(huì)（RIA）的定義：機(jī)器人是一種用于移動(dòng)各種材料、零件、工具或?qū)Ｓ醚b置的，通過可編程序動(dòng)作來執(zhí)行種種任務(wù)的，并具有編程能力的多功能機(jī)械手。日本工業(yè)機(jī)器人協(xié)會(huì)（JIRA）的定義：工業(yè)機(jī)器人是一種裝備有記憶裝置和末端執(zhí)行器的，能夠轉(zhuǎn)動(dòng)并通過自動(dòng)完成各種移動(dòng)來代替人類勞動(dòng)的通用機(jī)器。有關(guān)學(xué)者的定義在1967年日本召開的第一屆機(jī)器人學(xué)術(shù)會(huì)議上提出了兩個(gè)有代表性的定義。森政弘與合田周平提出的定義：“機(jī)器人是一種具有移動(dòng)性、個(gè)體性、智能性、通用性、半機(jī)械半人性、自動(dòng)性、奴隸性等7個(gè)特征的柔性機(jī)器”。從這一定義出發(fā)，森政弘又提出了用自動(dòng)性、智能性

4、、個(gè)體性、半機(jī)械半人性、作業(yè)性、通用性、信息性、柔性、有限性、移動(dòng)性等10個(gè)特性來表示機(jī)器人的形象。日本早稻田大學(xué)加藤一朗（日本機(jī)器人之父） 教授認(rèn)為：機(jī)器人是由能工作的手，能行動(dòng)的腳和有意識(shí)的頭腦組成的個(gè)體，同時(shí)具有非接觸傳感器（相當(dāng)于耳、目）、接觸傳感器（相當(dāng)于皮膚）、固有感及平衡感等感覺器官的能力。也有一些組織和學(xué)者針對(duì)不同形式的機(jī)器人分別給出具體的解釋和定義，而機(jī)器人則只作為一種總稱。例如，日本工業(yè)機(jī)器人協(xié)會(huì)（JIRA）列舉了6種型式的機(jī)器人：(1) 手動(dòng)操縱器：人操縱的機(jī)械手，缺乏獨(dú)立性；(2) 固定程序機(jī)器人：缺乏通用性；(3) 可編程機(jī)器人：非伺服控制；(4) 示教再現(xiàn)機(jī)器人：通

5、用工業(yè)機(jī)器人；(5) 數(shù)控機(jī)器人：由計(jì)算機(jī)控制的機(jī)器人；(6) 智能機(jī)器人：具有智能行為的自律型機(jī)器人。3.機(jī)器人的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單地說，機(jī)器人主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)裝置、傳感器和控制器四大部分構(gòu)成。l 執(zhí)行機(jī)構(gòu)：機(jī)器人的足、腿、手、臂、腰及關(guān)節(jié)等，它是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)和完成某項(xiàng)任務(wù)所必不可少的組成部分。l 驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)裝置：用來有效地驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的裝置，通常采用液壓、電動(dòng)和汽動(dòng)，有直接驅(qū)動(dòng)和間接驅(qū)動(dòng)二種方式。l 傳感器：是機(jī)器人獲取環(huán)境信息的工具，如視覺、聽覺、嗅覺、觸覺、力覺、滑覺和接近覺傳感器等，它們的功能相當(dāng)于人的眼、耳、鼻、皮膚及筋骨。l 控制器：是機(jī)器人的核心，它負(fù)責(zé)對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)和各種動(dòng)作控

6、制及對(duì)環(huán)境的識(shí)別。現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人的控制器都是由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成，控制方式主要有示教再現(xiàn)、可編程控制、遙控和自主控制等多種方式。4.工業(yè)機(jī)器人幾種常用的控制方式“示教再現(xiàn)”方式：它通過“示教盒”或人“手把手”兩種方式教機(jī)械手如何動(dòng)作，控制器將示教過程記憶下來，然后機(jī)器人就按照記憶周而復(fù)始地重復(fù)示教動(dòng)作，如噴涂機(jī)器人?！翱删幊炭刂啤狈绞剑汗ぷ魅藛T事先根據(jù)機(jī)器人的工作任務(wù)和運(yùn)動(dòng)軌跡編制控制程序，然后將控制程序輸入給機(jī)器人的控制器，起動(dòng)控制程序，機(jī)器人就按照程序所規(guī)定的動(dòng)作一步一步地去完成，如果任務(wù)變更，只要修改或重新編寫控制程序，非常靈活方便。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人都是按照前兩種方式工作的?！斑b控”方式

7、：由人用有線或無線遙控器控制機(jī)器人在人難以到達(dá)或危險(xiǎn)的場(chǎng)所完成某項(xiàng)任務(wù)。如防暴排險(xiǎn)機(jī)器人、軍用機(jī)器人、在有核輻射和化學(xué)污染環(huán)境工作的機(jī)器人等?！白灾骺刂啤狈绞剑菏菣C(jī)器人控制中最高級(jí)、最復(fù)雜的控制方式，它要求機(jī)器人在復(fù)雜的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中具有識(shí)別環(huán)境和自主決策能力，也就是要具有人的某些智能行為。5.丹納維特（Denavit）和哈頓貝格（Hartenberg） 于1955年提出了一種矩陣代數(shù)方法解決機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)問題D-H方法，具有直觀的幾何意義能表達(dá)動(dòng)力學(xué)、計(jì)算機(jī)視覺和比例變換問題其數(shù)學(xué)基礎(chǔ)即是齊次變換。6. 在本課程我們將采用齊次坐標(biāo)變換來描述機(jī)械手各關(guān)節(jié)坐標(biāo)之間、各物體之間以及各物體與機(jī)械手之

8、間的關(guān)系。7. 齊次坐標(biāo)與三維直角坐標(biāo)的區(qū)別 V點(diǎn)在OXYZ坐標(biāo)系中表示是唯一的（x、y、z） 而在齊次坐標(biāo)中表示可以是多值的。不同的表示方法代表的V點(diǎn)在空間位置上不變。 幾個(gè)特定意義的齊次坐標(biāo)： 0, 0, 0, nT坐標(biāo)原點(diǎn)矢量的齊次坐標(biāo)，n為任意非零比例系數(shù) 1 0 0 0T指向無窮遠(yuǎn)處的OX軸 0 1 0 0T指向無窮遠(yuǎn)處的OY軸 0 0 1 0T指向無窮遠(yuǎn)處的OZ軸 8.三個(gè)基本旋轉(zhuǎn)矩陣9. 定義1：當(dāng)動(dòng)坐標(biāo)系繞固定坐標(biāo)系各坐標(biāo)軸順序有限次轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其合成旋轉(zhuǎn)矩陣為各基本旋轉(zhuǎn)矩陣依旋轉(zhuǎn)順序左乘。注意：旋轉(zhuǎn)矩陣間不可以交換 注意：平移矩陣間可以交換， 平移和旋轉(zhuǎn)矩陣間不可以交換 10.

9、定義1：如果所有的變換都是相對(duì)于固定坐標(biāo)系中各坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)或平移，則依次左乘，稱為絕對(duì)變換。定義2：如果動(dòng)坐標(biāo)系相對(duì)于自身坐標(biāo)系的當(dāng)前坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)或平移，則齊次變換為依次右乘，稱為相對(duì)變換。 絕對(duì)變換：如果所有的變換都是相對(duì)于固定坐標(biāo)系中各坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)或平移，則依次左乘，稱為絕對(duì)變換。相對(duì)變換：如果動(dòng)坐標(biāo)系相對(duì)于自身坐標(biāo)系的當(dāng)前坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)或平移，則齊次變換為依次右乘，稱為相對(duì)變換。11. 如圖所示，1）寫出、；2）求解12.研究一下圖2.18描述的一個(gè)物體與機(jī)械手情況，機(jī)械手用變換 Z 相對(duì)于基坐標(biāo)系被定位。機(jī)械手的端點(diǎn)用變換 ZT6 來描述，而末端執(zhí)行器用變換 6TE來描述。物體用變換 B 相對(duì)于

10、基坐標(biāo)系被定位。最后，機(jī)械手末端抓手用變換 BG相對(duì)于物體被定位。末端抓手位置的描述有兩種方式，一種是相對(duì)于物體的描述，一種是相對(duì)于機(jī)械手的描述。由于兩種方式描述的是同一個(gè)點(diǎn)，我們可以把這個(gè)描述等同起來，得到 （2.61） 這個(gè)方程可以用有向變換圖來表示（見圖2.19）。圖的每一段弧表示一個(gè)變換。從它的定義的坐標(biāo)系向外指向。 用 Z-1左乘和用E-1右乘方程（2.61），得到 （2.62）從有向變換圖上我們可以直接得到上述結(jié)果，從T6弧線的尾部開始，沿著圖形順時(shí)針依次列出各個(gè)變換，直到T6弧的箭頭為止。在逆變換時(shí)，我們從T6弧的箭頭開始，按逆時(shí)針方向依次列出各個(gè)變換，直到T6弧的起始點(diǎn)為止，則

11、可得到T6的逆 （2.63） 對(duì)上式求逆得到與式（2.62）完全相同的結(jié)果。 作為進(jìn)一步的例子，假設(shè)一個(gè)物體 B 的位置不知道，但機(jī)械手移動(dòng)，使得末端抓手正好定位在物體上面。然后用 G-1 右乘式（2.61）求出 B ?；蛘咴谟邢蜃儞Q圖中從 B 的尾部沿著逆時(shí)針方向到達(dá)弧 B 的箭頭，直接得到同樣結(jié)果。 （2.64） 同樣，我們可以用有向變換圖求出變換的連接組。例如 （2.65） 用有向變換圖簡(jiǎn)化了變換方程的求解，可以直接寫出變換結(jié)果。為了避免畫圓，我們用圖2.20所示的形式表示這個(gè)變換圖，其中虛線表示那兩個(gè)節(jié)點(diǎn)是被連在一起的，中間各垂線段表示相對(duì)坐標(biāo)系。13.如圖3.9所示，在每個(gè)關(guān)節(jié)軸上有

12、兩個(gè)連桿與之相連，即關(guān)節(jié)軸有兩個(gè)公垂線與之垂直，每一個(gè)連桿一個(gè)。兩個(gè)相連的連桿的相對(duì)位置用dn和n確定， dn是沿著n關(guān)節(jié)軸兩個(gè)垂線的距離， n是在垂直這個(gè)關(guān)節(jié)軸的平面上兩個(gè)被測(cè)垂線之間的夾角，dn和n分別稱作連桿之間的距離及夾角。連桿本身的參數(shù)連桿長(zhǎng)度an連桿兩個(gè)軸的公垂線距離（x方向）連桿扭轉(zhuǎn)角n連桿兩個(gè)軸的夾角（x軸的扭轉(zhuǎn)角）連桿之間的參數(shù)連桿之間的距離dn相連兩連桿公垂線距離（z方向平移距）連桿之間的夾角n相連兩連桿公垂線的夾角（z軸旋轉(zhuǎn)角）根據(jù)上述模式用下列旋轉(zhuǎn)和位移我們可以建立相鄰的n-1和n坐標(biāo)系之間的關(guān)系： 繞 zn-1 旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度n 沿 zn-1 位移一個(gè)距離 dn 沿著被

13、旋轉(zhuǎn)的 xn-1 即 xn 位移 an 繞 xn 旋轉(zhuǎn)的扭轉(zhuǎn)角為n 這四個(gè)齊次變換的積為A矩陣，即 An= Rot(z,) Trans(0,0,d) Trans(a,0,0) Rot(x,)（3.30）14. 根據(jù)圖示的坐標(biāo)系，寫出斯坦福機(jī)械手連桿參數(shù)15. 肘機(jī)械手及其各關(guān)節(jié)坐標(biāo)的設(shè)置16. 解逆運(yùn)動(dòng)方程是應(yīng)用齊次坐標(biāo)變換原理，從機(jī)器人末端執(zhí)行器的直角坐標(biāo)空間到關(guān)節(jié)坐標(biāo)的變換（T6 n、dn），它是求解正運(yùn)動(dòng)方程的逆過程（n、dn T6），是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)的重要內(nèi)容，是機(jī)器人控制的依據(jù)。l 要注意的是正運(yùn)動(dòng)方程的解是唯一解，而逆運(yùn)動(dòng)方程的解不是唯一解，因此選擇合理解是解逆運(yùn)動(dòng)方程的一項(xiàng)重要內(nèi)容

14、。17.微分運(yùn)算18.傳感器文名稱：transducer / sensor 傳感器是一種物理裝置或生物器官，能夠探測(cè)、感受外界的信號(hào)、物理?xiàng)l件（如光、熱、濕度）或化學(xué)組成（如煙霧），并將探知的信息傳遞給其他裝置或器官。 傳感器的定義國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87對(duì)傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。 傳感器的發(fā)展趨

15、勢(shì)（1）采用新原理、開發(fā)新型傳感器；（2）大力開發(fā)物性型傳感器(因?yàn)榭拷Y(jié)構(gòu)型有些滿足不了要求)；（3）傳感器的集成化；（4）傳感器的多功能化；（5）傳感器的智能化(Smart Sensor)；（6）研究生物感官，開發(fā)仿生傳感器。 傳感器的分類可以用不同的觀點(diǎn)對(duì)傳感器進(jìn)行分類：它們的轉(zhuǎn)換原理(傳感器工作的基本物理或化學(xué)效應(yīng))；它們的用途；它們的輸出信號(hào)類型以及制作它們的材料和工藝等。 根據(jù)傳感器工作原理，可分為物理傳感器和化學(xué)傳感器二大類 ：傳感器工作原理的分類物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng)，諸如壓電效應(yīng)，磁致伸縮現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)。被測(cè)信號(hào)量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。 化學(xué)

16、傳感器包括那些以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器，被測(cè)信號(hào)量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。 有些傳感器既不能劃分到物理類，也不能劃分為化學(xué)類。大多數(shù)傳感器是以物理原理為基礎(chǔ)運(yùn)作的?；瘜W(xué)傳感器技術(shù)問題較多，例如可靠性問題，規(guī)模生產(chǎn)的可能性，價(jià)格問題等，解決了這類難題，化學(xué)傳感器的應(yīng)用將會(huì)有巨大增長(zhǎng)。 常見傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域和工作原理列于下表。 1.按照其用途，傳感器可分類為： 壓力敏和力敏傳感器 位置傳感器 液面?zhèn)鞲衅?能耗傳感器 速度傳感器 加速度傳感器 射線輻射傳感器 熱敏傳感器 2.按照其原理，傳感器可分類為：振動(dòng)傳感器 濕敏傳感器 磁敏傳感器 氣敏傳感器 真空度傳感器 生物傳感器

17、等。 以其輸出信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)可將傳感器分為： 模擬傳感器將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)。 數(shù)字傳感器將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(hào)(包括直接和間接轉(zhuǎn)換)。 膺數(shù)字傳感器將被測(cè)量的信號(hào)量轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)或短周期信號(hào)的輸出(包括直接或間接轉(zhuǎn)換)。 開關(guān)傳感器當(dāng)一個(gè)被測(cè)量的信號(hào)達(dá)到某個(gè)特定的閾值時(shí)，傳感器相應(yīng)地輸出一個(gè)設(shè)定的低電平或高電平信號(hào)。 在外界因素的作用下，所有材料都會(huì)作出相應(yīng)的、具有特征性的反應(yīng)。它們中的那些對(duì)外界作用最敏感的材料，即那些具有功能特性的材料，被用來制作傳感器的敏感元件。從所應(yīng)用的材料觀點(diǎn)出發(fā)可將傳感器分成下列幾類： (1)按照其所用材料的類別分 金屬 聚合物 陶瓷 混合

18、物 (2)按材料的物理性質(zhì)分 導(dǎo)體 絕緣體 半導(dǎo)體 磁性材料 (3)按材料的晶體結(jié)構(gòu)分 單晶 多晶 非晶材料 與采用新材料緊密相關(guān)的傳感器開發(fā)工作，可以歸納為下述三個(gè)方向： (1)在已知的材料中探索新的現(xiàn)象、效應(yīng)和反應(yīng)，然后使它們能在傳感器技術(shù)中得到實(shí)際使用。 (2)探索新的材料，應(yīng)用那些已知的現(xiàn)象、效應(yīng)和反應(yīng)來改進(jìn)傳感器技術(shù)。 (3)在研究新型材料的基礎(chǔ)上探索新現(xiàn)象、新效應(yīng)和反應(yīng)，并在傳感器技術(shù)中加以具體實(shí)施。 現(xiàn)代傳感器制造業(yè)的進(jìn)展取決于用于傳感器技術(shù)的新材料和敏感元件的開發(fā)強(qiáng)度。傳感器開發(fā)的基本趨勢(shì)是和半導(dǎo)體以及介質(zhì)材料的應(yīng)用密切關(guān)聯(lián)的。表1.2中給出了一些可用于傳感器技術(shù)的、能夠轉(zhuǎn)換能

19、量形式的材料。 按照其制造工藝，可以將傳感器區(qū)分為： 集成傳感器薄膜傳感器厚膜傳感器陶瓷傳感器 集成傳感器是用標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)硅基半導(dǎo)體集成電路的工藝技術(shù)制造的。通常還將用于初步處理被測(cè)信號(hào)的部分電路也集成在同一芯片上。 薄膜傳感器則是通過沉積在介質(zhì)襯底(基板)上的，相應(yīng)敏感材料的薄膜形成的。使用混合工藝時(shí)，同樣可將部分電路制造在此基板上。 厚膜傳感器是利用相應(yīng)材料的漿料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是Al2O3制成的，然后進(jìn)行熱處理，使厚膜成形。 陶瓷傳感器采用標(biāo)準(zhǔn)的陶瓷工藝或其某種變種工藝(溶膠-凝膠等)生產(chǎn)。 完成適當(dāng)?shù)念A(yù)備性操作之后，已成形的元件在高溫中進(jìn)行燒結(jié)。厚膜和陶瓷傳感器這二種工

20、藝之間有許多共同特性，在某些方面，可以認(rèn)為厚膜工藝是陶瓷工藝的一種變型。 每種工藝技術(shù)都有自己的優(yōu)點(diǎn)和不足。由于研究、開發(fā)和生產(chǎn)所需的資本投入較低，以及傳感器參數(shù)的高穩(wěn)定性等原因，采用陶瓷和厚膜傳感器比較合理。 傳感器靜態(tài)特性傳感器的靜態(tài)特性是指對(duì)靜態(tài)的輸入信號(hào)，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。因?yàn)檫@時(shí)輸入量和輸出量都和時(shí)間無關(guān)，所以它們之間的關(guān)系，即傳感器的靜態(tài)特性可用一個(gè)不含時(shí)間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標(biāo)，把與其對(duì)應(yīng)的輸出量作縱坐標(biāo)而畫出的特性曲線來描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、分辨力和遲滯等。 傳感器動(dòng)態(tài)特性所謂動(dòng)態(tài)特性，是指?jìng)鞲衅髟谳斎胱兓瘯r(shí)，

21、它的輸出的特性。在實(shí)際工作中，傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用它對(duì)某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)來表示。這是因?yàn)閭鞲衅鲗?duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)容易用實(shí)驗(yàn)方法求得，并且它對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)與它對(duì)任意輸入信號(hào)的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)有階躍信號(hào)和正弦信號(hào)兩種，所以傳感器的動(dòng)態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來表示。 傳感器的線性度通常情況下，傳感器的實(shí)際靜態(tài)特性輸出是條曲線而非直線。在實(shí)際工作中，為使儀表具有均勻刻度的讀數(shù)，常用一條擬合直線近似地代表實(shí)際的特性曲線、線性度（非線性誤差）就是這個(gè)近似程度的一個(gè)性能指標(biāo)。擬合直線的選取有多種方法。如將零輸入和滿量程輸出點(diǎn)相連的理論

22、直線作為擬合直線；或?qū)⑴c特性曲線上各點(diǎn)偏差的平方和為最小的理論直線作為擬合直線，此擬合直線稱為最小二乘法擬合直線。 傳感器的靈敏度靈敏度是指?jìng)鞲衅髟诜€(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化y對(duì)輸入量變化x的比值。它是輸出一輸入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線性關(guān)系，則靈敏度S是一個(gè)常數(shù)。否則，它將隨輸入量的變化而變化。靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如，某位移傳感器，在位移變化1mm時(shí)，輸出電壓變化為200mV，則其靈敏度應(yīng)表示為200mV/mm。當(dāng)傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時(shí)，靈敏度可理解為放大倍數(shù)。提高靈敏度，可得到較高的測(cè)量精度。但靈敏度愈高，測(cè)量范圍愈窄，穩(wěn)定性也往往愈差。

23、傳感器的分辨力分辨力是指?jìng)鞲衅骺赡芨惺艿降谋粶y(cè)量的最小變化的能力。也就是說，如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當(dāng)輸入變化值未超過某一數(shù)值時(shí)，傳感器的輸出不會(huì)發(fā)生變化，即傳感器對(duì)此輸入量的變化是分辨不出來的。只有當(dāng)輸入量的變化超過分辨力時(shí)，其輸出才會(huì)發(fā)生變化。通常傳感器在滿量程范圍內(nèi)各點(diǎn)的分辨力并不相同，因此常用滿量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸入量中的最大變化值作為衡量分辨力的指標(biāo)。上述指標(biāo)若用滿量程的百分比表示，則稱為分辨率。分辨率與傳感器的穩(wěn)定性有負(fù)相相關(guān)性。 電阻式傳感器電阻式傳感器是將被測(cè)量，如位移、形變、力、加速度、濕度、溫度等這些物理量轉(zhuǎn)換式成電阻值這樣的一種器件。主要有電阻應(yīng)變式

24、、壓阻式、熱電阻、熱敏、氣敏、濕敏等電阻式傳感器件。 電阻應(yīng)變式傳感器傳感器中的電阻應(yīng)變片具有金屬的應(yīng)變效應(yīng)，即在外力作用下產(chǎn)生機(jī)械形變，從而使電阻值隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。電阻應(yīng)變片主要有金屬和半導(dǎo)體兩類，金屬應(yīng)變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。半導(dǎo)體應(yīng)變片具有靈敏度高（通常是絲式、箔式的幾十倍）、橫向效應(yīng)小等優(yōu)點(diǎn)。 壓阻式傳感器壓阻式傳感器是根據(jù)半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)在半導(dǎo)體材料的基片上經(jīng)擴(kuò)散電阻而制成的器件。其基片可直接作為測(cè)量傳感元件，擴(kuò)散電阻在基片內(nèi)接成電橋形式。當(dāng)基片受到外力作用而產(chǎn)生形變時(shí)，各電阻值將發(fā)生變化，電橋就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的不平衡輸出。用作壓阻式傳感器的基片（或稱膜片）材料主要為硅

25、片和鍺片，硅片為敏感 材料而制成的硅壓阻傳感器越來越受到人們的重視，尤其是以測(cè)量壓力和速度的固態(tài)壓阻式傳感器應(yīng)用最為普遍。 熱電阻傳感器熱電阻傳感器主要是利用電阻值隨溫度變化而變化這一特性來測(cè)量溫度及與溫度有關(guān)的參數(shù)。在溫度檢測(cè)精度要求比較高的場(chǎng)合，這種傳感器比較適用。目前較為廣泛的熱電阻材料為鉑、銅、鎳等，它們具有電阻溫度系數(shù)大、線性好、性能穩(wěn)定、使用溫度范圍寬、加工容易等特點(diǎn)。用于測(cè)量-200+500范圍內(nèi)的溫度。熱電阻傳感器分類：1.NTC熱電阻傳感器：該類傳感器為負(fù)溫度系數(shù)傳感器，即，傳感器阻值隨溫度的升高而減??；2.PTC熱電阻傳感器：該類傳感器為正溫度系數(shù)傳感器，即，傳感器阻值隨溫

26、度的升高而增大。 溫度傳感器1、室溫管溫傳感器：室溫傳感器用于測(cè)量室內(nèi)和室外的環(huán)境溫度，管溫傳感器用于測(cè)量蒸發(fā)器和冷凝器的管壁溫度。室溫傳感器和管溫傳感器的形狀不同，但溫度特性基本一致。按溫度特性劃分，目前美的使用的室溫管溫傳感器有二種類型：1、常數(shù)B值為4100K±3%，基準(zhǔn)電阻為25對(duì)應(yīng)電阻10K±3%。溫度越高，阻值越?。粶囟仍降?，阻值越大。離25越遠(yuǎn)，對(duì)應(yīng)電阻公差范圍越大；在0和55對(duì)應(yīng)電阻公差約為±7%；而0以下及55以上，對(duì)于不同的供應(yīng)商，電阻公差會(huì)有一定的差別。2、排氣溫度傳感器：排氣溫度傳感器用于測(cè)量壓縮機(jī)頂部的排氣溫度，常數(shù)B值為3950K

27、77;3%,基準(zhǔn)電阻為90對(duì)應(yīng)電阻5K±3%。3.、模塊溫度傳感器：模塊溫度傳感器用于測(cè)量變頻模塊（IGBT或IPM）的溫度，目前用的感溫頭的型號(hào)是602F-3500F，基準(zhǔn)電阻為25對(duì)應(yīng)電阻6K±1%。 濕度傳感器高分子電容式濕度傳感器通常都是在絕緣的基片諸如玻璃、陶瓷、硅等材料上，用絲網(wǎng)漏印或真空鍍膜工藝做出電極，再用浸漬或其它辦法將感濕膠涂覆在電極上做成電容元件。濕敏元件在不同相對(duì)濕度的大氣環(huán)境中，因感濕膜吸附水分子而使電容值呈現(xiàn)規(guī)律性變化，此即為濕度傳感器的基本機(jī)理。影響高分子電容型元件的溫度特性，除作為介質(zhì)的高分子聚合物的介質(zhì)常數(shù)及所吸附水分子的介電常數(shù)受溫度影響

28、產(chǎn)生變化外，還有元件的幾何尺寸受熱膨脹系數(shù)影響而產(chǎn)生變化等因素。根據(jù)德拜理論的觀點(diǎn)，液體的介電常數(shù)是一個(gè)與溫度和頻率有關(guān)的無量綱常數(shù)。水分子的在T5時(shí)為78.36，在T20時(shí)為79.63。有機(jī)物與溫度的關(guān)系因材料而異，且不完全遵從正比關(guān)系。在某些溫區(qū)隨T呈上升趨勢(shì)，某些溫區(qū)隨T增加而下降。多數(shù)文獻(xiàn)在對(duì)高分子濕敏電容元件感濕機(jī)理的分析中認(rèn)為：高分子聚合物具有較小的介電常數(shù)，如聚酰亞胺在低濕時(shí)介電常數(shù)為3.0一3.8。而水分子介電常數(shù)是高分子的幾十倍。因此高分子介質(zhì)在吸濕后，由于水分子偶極距的存在，大大提高了吸水異質(zhì)層的介電常數(shù)，這是多相介質(zhì)的復(fù)合介電常數(shù)具有加和性決定的。由于的變 化，使?jié)衩綦娙?/p>

29、元件的電容量C與相對(duì)濕度成正比。在設(shè)計(jì)和制作工藝中很難組到感濕特性全濕程線性。作為電容器，高分子介質(zhì)膜的厚度d和平板電容的效面積S也和溫度有關(guān)。溫度變化所引起的介質(zhì)幾何尺寸的變化將影響C值。高分子聚合物的平均熱線脹系數(shù)可達(dá)到 的量級(jí)。例如硝酸纖維素的平均熱線脹系數(shù)為108x10-5/。隨著溫度上升，介質(zhì)膜厚d增加，對(duì)C呈負(fù)貢獻(xiàn)值；但感濕膜的膨脹又使介質(zhì)對(duì)水的吸附量增加，即對(duì)C呈正值貢獻(xiàn)?？梢姖衩綦娙莸臏囟忍匦允芏喾N因素支配，在不同的濕度范圍溫漂不同；在不同的溫區(qū)呈不同的溫度系數(shù)；不同的感濕材料溫度特性不同?？傊?，高分子濕度傳感器的溫度系數(shù)并非常數(shù)，而是個(gè)變量。所以通常傳感器生產(chǎn)廠家能在-10-

30、60攝氏度范圍內(nèi)是傳感器線性化減小溫度對(duì)濕敏元件的影響。比較優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品主要使用聚酰胺樹脂，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)概要為在硼硅玻璃或藍(lán)寶石襯底上真空蒸發(fā)制作金電極，再噴鍍感濕介質(zhì)材料（如前所述）形式平整的感濕膜，再在薄膜上蒸發(fā)上金電極.濕敏元件的電容值與相對(duì)濕度成正比關(guān)系，線性度約±2%。雖然，測(cè)濕性能還算可以但其耐溫性、耐腐蝕性都不太理想，在工業(yè)領(lǐng)域使用，壽命、耐溫性和穩(wěn)定性、抗腐蝕能力都有待于進(jìn)一步提高。陶瓷濕敏傳感器是近年來大力發(fā)展的一種新型傳感器。優(yōu)點(diǎn)在于能耐高溫，濕度滯后，響應(yīng)速度快，體積小，便于批量生產(chǎn)，但由于多孔型材質(zhì)，對(duì)塵埃影響很大，日常維護(hù)頻繁，時(shí)常需要電加熱加以清洗易影響產(chǎn)品質(zhì)量

31、，易受濕度影響，在低濕高溫環(huán)境下線性度差，特別是使用壽命短，長(zhǎng)期可靠性差，是此類濕敏傳感器迫切解決的問題。當(dāng)前在濕敏元件的開發(fā)和研究中，電阻式濕度傳感器應(yīng)當(dāng)最適用于濕度控制領(lǐng)域，其代表產(chǎn)品氯化鋰濕度傳感器具有穩(wěn)定性、耐溫性和使用壽命長(zhǎng)多項(xiàng)重要的優(yōu)點(diǎn)，氯化鋰濕敏傳感器已有了五十年以上的生產(chǎn)和研究的歷史，有著多種多樣的產(chǎn)品型式和制作方法，都應(yīng)用了氯化鋰感濕液具備的各種優(yōu)點(diǎn)尤其是穩(wěn)定性最強(qiáng)。氯化鋰濕敏器件屬于電解質(zhì)感濕性材料，在眾多的感濕材料之中，首先被人們所注意并應(yīng)用于制造濕敏器件，氯化鋰電解質(zhì)感濕液依據(jù)當(dāng)量電導(dǎo)隨著溶液濃度的增加而下降。電解質(zhì)溶解于水中降低水面上的水蒸氣壓的原理而實(shí)現(xiàn)感濕。氯化鋰

32、濕敏器件的襯底結(jié)構(gòu)分柱狀和梳妝，以氯化鋰聚乙烯醇涂覆為主要成份的感濕液和制作金質(zhì)電極是氯化鋰濕敏器件的三個(gè)組成部分。多年來產(chǎn)品制作不斷改進(jìn)提高，產(chǎn)品性能不斷得到改善，氯化鋰感濕傳感器其特有的長(zhǎng)期穩(wěn)定性是其它感濕材料不可替代的，也是濕度傳感器最重要的性能。在產(chǎn)品制作過程中，經(jīng)過感濕混合液的配制和工藝上的嚴(yán)格控制是保持和發(fā)揮這一特性的關(guān)鍵。 傳感器的遲滯特性遲滯特性表征傳感器在正向（輸入量增大）和反向（輸入量減?。┬谐涕g輸出-一輸入特性曲線不一致的程度，通常用這兩條曲線之間的最大差值MAX與滿量程輸出F·S的百分比表示。遲滯可由傳感器內(nèi)部元件存在能量的吸收造成。 接口傳感器魏德米勒傳感器

33、/執(zhí)行器接口產(chǎn)品，可以通過加裝相應(yīng)的總線協(xié)議適配器，SAI產(chǎn)品可以直接連接到現(xiàn)場(chǎng)總線。可以支持Profibus-DP、CANopen、DeviceNet、Interbus和ASi現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議。無源傳感器/執(zhí)行器接口產(chǎn)品(SAI)防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP68，可直接安裝而無需防護(hù)。 節(jié)約安裝材料、時(shí)間、空間。 提供4、6、8路的分配器，每路有3針、4針和5針的結(jié)構(gòu)(提供一路和兩路信號(hào))。 有帶接線蓋型(標(biāo)準(zhǔn)型)和電纜預(yù)制型。 可另外提供金屬外殼的產(chǎn)品，適用于食品行業(yè)。 帶有信號(hào)和電源的指示。有源傳感器/執(zhí)行器接口產(chǎn)品(SAI)通過加裝相應(yīng)的總線協(xié)議適配器，SAI產(chǎn)品可以直接連接到現(xiàn)場(chǎng)總線。可以支持Pro

34、fibus-DP、CANopen、DeviceNet、Interbus和ASi現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議。提供兩種防護(hù)等級(jí)的產(chǎn)品：IP67(總線連接方式為圓形接頭連接)， IP68(總線連接方式為自裝配型)。提供8DI、8DO、8DI/4DO、16DI、8DI/8DO五種輸入輸出的產(chǎn)品。傳感器的發(fā)展趨勢(shì) 采用新原理、開發(fā)新型傳感器；大力開發(fā)物性型傳感器(因?yàn)榭拷Y(jié)構(gòu)型有些滿足不了要求)；傳感器的集成化；傳感器的多功能化；傳感器的智能化(Smart Sensor)；研究生物感官，開發(fā)仿生傳感器。 生物傳感器生物傳感器的概念生物傳感器是用生物活性材料（酶、蛋白質(zhì)、DNA、抗體、抗原、生物膜等）與物理化學(xué)換能器有機(jī)

35、結(jié)合的一門交叉學(xué)科，是發(fā)展生物技術(shù)必不可少的一種先進(jìn)的檢測(cè)方法與監(jiān)控方法，也是物質(zhì)分子水平的快速、微量分析方法。各種生物傳感器有以下共同的結(jié)構(gòu)：包括一種或數(shù)種相關(guān)生物活性材料（生物膜）及能把生物活性表達(dá)的信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的物理或化學(xué)換能器（傳感器），二者組合在一起，用現(xiàn)代微電子和自動(dòng)化儀表技術(shù)進(jìn)行生物信號(hào)的再加工，構(gòu)成各種可以使用的生物傳感器分析裝置、儀器和系統(tǒng)。生物傳感器的原理待測(cè)物質(zhì)經(jīng)擴(kuò)散作用進(jìn)入生物活性材料，經(jīng)分子識(shí)別，發(fā)生生物學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的信息繼而被相應(yīng)的物理或化學(xué)換能器轉(zhuǎn)變成可定量和可處理的電信號(hào)，再經(jīng)二次儀表放大并輸出，便可知道待測(cè)物濃度。生物傳感器的分類按照其感受器中所采用的生命

36、物質(zhì)分類，可分為：微生物傳感器、免疫傳感器、組織傳感器、細(xì)胞傳感器、酶?jìng)鞲衅?、DNA傳感器等等按照傳感器器件檢測(cè)的原理分類 ，可分為：熱敏生物傳感器、場(chǎng)效應(yīng)管生物傳感器、壓電生物傳感器、光學(xué)生物傳感器、聲波道生物傳感器、酶電極生物傳感器、介體生物傳感器等。按照生物敏感物質(zhì)相互作用的類型分類，可分為親和型和代謝型兩種。UVA-1210是一個(gè)近紫外波光電傳感器，可見光范圍不響應(yīng)，輸出電流與紫外指數(shù)呈線性關(guān)系。適用于手機(jī)、PDA、MP4等便攜式移動(dòng)產(chǎn)品測(cè)量紫外指數(shù)，隨時(shí)提醒人們（特別是女士）紫外線的強(qiáng)度并注意防曬，也適用于紫外波段的檢測(cè)器、紫外線指數(shù)檢測(cè)器。 紫外傳感器電氣特性 采用氮化鎵基材料；

37、PIN型光電二極管； 光伏工作模式； 對(duì)可見光無響應(yīng)； 暗電流低； 輸出電流與紫外指數(shù)成線性關(guān)系。 符合歐盟RoHS指令，無鉛、無鎘 典型應(yīng)用 測(cè)量紫外指數(shù)：手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、MP4、PDA、GPS等攜式移動(dòng)產(chǎn)品； 用于紫外檢測(cè)器：全部紫外線波段的檢測(cè)器、單UV-A波段檢測(cè)器、紫外線指數(shù)檢測(cè)器、紫外線殺菌燈輻照檢測(cè)器。傳感器制造工藝以下步驟：）以注塑方法，成型傳感器本體；）將帶有感應(yīng)頭的電路板安裝在傳感器本體上，并通過焊錫進(jìn)行焊接；）蓋上保護(hù)罩，通過卡扣及加密封膠工藝將感應(yīng)頭固定安裝在傳感器本體上。應(yīng)用本制造工藝，由于注塑過程和電路板安裝過程是分開進(jìn)行的，因而避免了現(xiàn)有技術(shù)中，在注塑過程中因溫度

38、高而損壞電路器件的現(xiàn)象。由于材料科學(xué)的發(fā)展，一系列無機(jī)非金屬材料被用來制造傳感器，因?yàn)樗鼈兊囊恍┬再|(zhì)，例如耐高溫性、抗腐蝕能力、耐磨損等，對(duì)傳感器具有實(shí)用價(jià)值。陶瓷傳感器傳感器選用陶瓷材料是因?yàn)樘沾刹牧暇哂邢率鲂再|(zhì)： 相對(duì)而言，通過控制它的成分和燒結(jié)條件等手段，陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)比較容易調(diào)節(jié)。微觀結(jié)構(gòu)對(duì)陶瓷的所有特性都有重大影響，包括它們的電學(xué)、磁性、光學(xué)、熱學(xué)和機(jī)械性能。 由于陶瓷材料的耐高溫和抗惡劣環(huán)境影響能力很強(qiáng)，所以常常將它們用于高溫環(huán)境下的處理過程。 陶瓷主要是由價(jià)格便宜的材料制備而成的，這就是說用它生產(chǎn)的傳感器價(jià)格也將比較低廉。陶瓷的結(jié)構(gòu)特性是和下列因素密切相關(guān)的：晶粒(塊體)，分隔相

39、鄰晶粒的表面(晶粒間界)，分隔晶粒表面和空間的界面，以及結(jié)構(gòu)中的孔隙。由于這些各不相同的特性，既可利用陶瓷塊體，也可利用陶瓷表面的性質(zhì)來制造傳感器。目前已用于傳感器制備的陶瓷材料有以下幾類： 基于利用其晶粒物理特性的材料。 基于利用其晶粒間界性質(zhì)的材料。 基于利用其表面特性的陶瓷材料。有時(shí)，無法嚴(yán)格地將某些陶瓷材料歸入任何上述類型，因?yàn)閭鞲衅鞯墓ぷ魇腔诓恢挂环N的、而是多種特性的綜合效應(yīng)。表1.4示出了按照所利用的材料屬性進(jìn)行的陶瓷傳感器分類。一類是在其工作過程中利用陶瓷塊體性質(zhì)的陶瓷傳感器，這類傳感器具有材料物理性質(zhì)的特征介質(zhì)，壓電體，磁性或半導(dǎo)體。在這些傳感器中已經(jīng)達(dá)到的材料特性水準(zhǔn)已接近

40、單晶材料所具有的特性水準(zhǔn)。 傳感器常用術(shù)語(yǔ)1.傳感器能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。通常有敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。 敏感元件是指?jìng)鞲衅髦心苤苯樱ɑ蝽憫?yīng)）被測(cè)量的部分。 轉(zhuǎn)換元件指?jìng)鞲衅髦心茌^敏感元件感受（或響應(yīng)）的北側(cè)量轉(zhuǎn)換成是與傳輸和（或）測(cè)量的電信號(hào)部分。 當(dāng)輸出為規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)時(shí)，則稱為變送器。2.測(cè)量范圍在允許誤差限內(nèi)被測(cè)量值的范圍。3. 量程測(cè)量范圍上限值和下限值的代數(shù)差。4. 精確度被測(cè)量的測(cè)量結(jié)果與真值間的一致程度。5.從復(fù)性在所有下述條件下，對(duì)同一被測(cè)的量進(jìn)行多次連續(xù)測(cè)量所得結(jié)果之間的符合程度：相同測(cè)量方法：相同觀測(cè)者：相同測(cè)量?jī)x器：相同地點(diǎn)：

41、相同使用條件：在短時(shí)期內(nèi)的重復(fù)。6. 分辨力傳感器在規(guī)定測(cè)量范圍圓可能檢測(cè)出的被測(cè)量的最小變化量。7. 閾值能使傳感器輸出端產(chǎn)生可測(cè)變化量的被測(cè)量的最小變化量。8. 零位使輸出的絕對(duì)值為最小的狀態(tài)，例如平衡狀態(tài)。9. 激勵(lì)為使傳感器正常工作而施加的外部能量（電壓或電流）。10. 最大激勵(lì)在市內(nèi)條件下，能夠施加到傳感器上的激勵(lì)電壓或電流的最大值。11. 輸入阻抗在輸出端短路時(shí)，傳感器輸入的端測(cè)得的阻抗。12. 輸出有傳感器產(chǎn)生的與外加被測(cè)量成函數(shù)關(guān)系的電量。13. 輸出阻抗在輸入端短路時(shí)，傳感器輸出端測(cè)得的阻抗。14. 零點(diǎn)輸出在市內(nèi)條件下，所加被測(cè)量為零時(shí)傳感器的輸出。15. 滯后在規(guī)定的范圍

42、內(nèi)，當(dāng)被測(cè)量值增加和減少時(shí)，輸出中出現(xiàn)的最大差值。16. 遲后輸出信號(hào)變化相對(duì)于輸入信號(hào)變化的時(shí)間延遲。17. 漂移在一定的時(shí)間間隔內(nèi)，傳感器輸出終于被測(cè)量無關(guān)的不需要的變化量。18. 零點(diǎn)漂移在規(guī)定的時(shí)間間隔及室內(nèi)條件下零點(diǎn)輸出時(shí)的變化。19. 靈敏度傳感器輸出量的增量與相應(yīng)的輸入量增量之比。20. 靈敏度漂移由于靈敏度的變化而引起的校準(zhǔn)曲線斜率的變化。21.熱靈敏度漂移由于靈敏度的變化而引起的靈敏度漂移。22. 熱零點(diǎn)漂移由于周圍溫度變化而引起的零點(diǎn)漂移。23. 線性度校準(zhǔn)曲線與某一規(guī)定直線一致的程度。24. 非線性度校準(zhǔn)曲線與某一規(guī)定直線偏離的程度。25.長(zhǎng)期穩(wěn)定性傳感器在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)仍

43、能保持不超過允許誤差的能力。26. 固有憑率在無阻力時(shí)，傳感器的自由（不加外力）振蕩憑率。27. 響應(yīng)輸出時(shí)被測(cè)量變化的特性。28.補(bǔ)償溫度范圍使傳感器保持量程和規(guī)定極限內(nèi)的零平衡所補(bǔ)償?shù)臏囟确秶?9. 蠕變當(dāng)被測(cè)量機(jī)器多有環(huán)境條件保持恒定時(shí)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)輸出量的變化。30. 絕緣電阻如無其他規(guī)定，指在室溫條件下施加規(guī)定的直流電壓時(shí)，從傳感器規(guī)定絕緣部分之間測(cè)得的電阻值。1.1 智能機(jī)器人的只能所謂的表現(xiàn)形式是什么？推理判斷、記憶、思維、情感1.2 人有哪些功能？推理判斷、記憶、思維、情感1.3 人是怎么來的？人的記憶源于類人猿在科學(xué)上是公認(rèn)的事實(shí)，目前對(duì)人類起源有兩種理論即單地起源說和多地

44、起源說，19世紀(jì)時(shí)西方國(guó)家的人類學(xué)家抱有種族歧視觀念，大部分同意地源說，認(rèn)為白種人和其他人種起源不同，從根本上就處于一優(yōu)越地方。20世紀(jì)的新考古發(fā)現(xiàn)，基因檢測(cè)技術(shù)發(fā)展和思想的進(jìn)步，導(dǎo)致大部分科學(xué)家同意單地起源說。1.4機(jī)器人分為幾類？首先，機(jī)器人按應(yīng)用分類可分為工業(yè)機(jī)器人、極限機(jī)器人、娛樂機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人有搬運(yùn)、焊接、裝配、噴漆、檢驗(yàn)機(jī)器人，主要用于現(xiàn)代化的工廠和柔性加工系統(tǒng)中。極限機(jī)器人主要是指用在人們難以進(jìn)入的核電站、海底、宇宙空間進(jìn)行作業(yè)的機(jī)器人，包括建筑、農(nóng)業(yè)機(jī)器人。娛樂機(jī)器人包括彈奏機(jī)器人、舞蹈機(jī)器人、玩具機(jī)器人等 。也有根據(jù)環(huán)境而改變動(dòng)作的機(jī)器人。其次，按照控制方式機(jī)器人可分為操

45、作機(jī)器人、程序機(jī)器人、示教機(jī)器人、智能機(jī)器人和綜合機(jī)器人。1.5 機(jī)器人由哪幾部分組成？各部分什么功能？機(jī)器人由三大部分六個(gè)子系統(tǒng)組成。三大部分是機(jī)械部分、傳感部分和控制部分。六個(gè)子系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、感受系統(tǒng)、機(jī)器人一環(huán)境交換系統(tǒng)、人機(jī)交換系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，要使機(jī)器人運(yùn)作起來，各需各個(gè)關(guān)節(jié)即每個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度安置傳動(dòng)裝置。這就是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以是液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)、電動(dòng)傳動(dòng)、或者把它們結(jié)合起來應(yīng)用綜合系統(tǒng)，可以是直接驅(qū)動(dòng)或者通過同步帶、鏈條、輪系、諧波齒輪等機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行間接傳動(dòng)。機(jī)械結(jié)構(gòu)傳動(dòng)，工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)由機(jī)座、手臂、末端操作器三大部分組成，每一個(gè)大件都有

46、若干個(gè)自由度的機(jī)械系統(tǒng)。若基座不具備行走機(jī)構(gòu)，則構(gòu)成行走機(jī)器人；若基座不具備行走及彎腰機(jī)構(gòu)，則構(gòu)成單機(jī)器人臂。手臂一般由上臂、下臂和手腕組成。末端操作器是直接裝在手腕上的一個(gè)重要部件，它可以是二手指或多手指的手抓，也可以是噴漆槍、焊具等作業(yè)工具。感受系統(tǒng)由內(nèi)部傳感器模塊和外部傳感器模塊組成，用以獲得內(nèi)部和外部環(huán)境狀態(tài)中有意義的信息。智能傳感器的使用提高了機(jī)器人的機(jī)動(dòng)性、適應(yīng)性和智能化的水準(zhǔn)。人類的感受系統(tǒng)對(duì)感知外部世界信息是極其靈巧的，然而，對(duì)于一些特殊的信息，傳感器比人類的感受系統(tǒng)更有效。機(jī)器人一環(huán)境交換系統(tǒng)是現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人雨外部環(huán)境中的設(shè)備互換聯(lián)系和協(xié)調(diào)的系統(tǒng)。工業(yè)機(jī)器人與外部設(shè)備集成為一

47、個(gè)功能單元，如加工單元、焊接單元、裝配單元等。當(dāng)然，也可以是多臺(tái)機(jī)器人、多臺(tái)機(jī)床或設(shè)備、多個(gè)零件存儲(chǔ)裝置等集成為一個(gè)去執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)的功能單元。人工交換系統(tǒng)是操作人員與機(jī)器人控制并與機(jī)器人聯(lián)系的裝置，例如，計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)終端，指令控制臺(tái)，信息顯示板，危險(xiǎn)信號(hào)報(bào)警器等。該系統(tǒng)歸納起來分為兩大類：指令給定裝置和信息顯示裝置?？刂葡到y(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器人的作業(yè)指令程序以及傳感器反饋回來的信號(hào)支配機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)去完成規(guī)定的運(yùn)動(dòng)和功能。假如工業(yè)機(jī)器人不具備信息反饋特征，則為開環(huán)控制系統(tǒng)；若具備信息反饋特征，則為閉環(huán)控制系統(tǒng)。根據(jù)控制原理，控制系統(tǒng)可分為程序控制系統(tǒng)、適應(yīng)性控制系統(tǒng)和人工智能控制系統(tǒng)。根據(jù)控制

48、運(yùn)行的形式，控制系統(tǒng)可分為點(diǎn)位控制和軌跡控制。1.6 什么是自由度？這樣計(jì)算自由度？人們把構(gòu)建相對(duì)于參考系具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)目稱為自由度。設(shè)一個(gè)平面運(yùn)動(dòng)鏈包含N個(gè)機(jī)構(gòu)，其中1個(gè)構(gòu)建為機(jī)架 則有n-1個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，另外舍友P1個(gè)低副和P2個(gè)高副。憂郁1個(gè)活動(dòng)構(gòu)件有3個(gè)自由度F 即機(jī)構(gòu)間的地有毒應(yīng)為F=3n-2P1-P21.7 機(jī)器人技術(shù)參數(shù)有哪些？各參數(shù)的意義是什么？1.8 機(jī)器人坐標(biāo)有哪些？各坐標(biāo)這樣表述？1.9 機(jī)器人參數(shù)坐標(biāo)系有哪些？各參數(shù)坐標(biāo)系有何作用？機(jī)器人可以相對(duì)于不同的坐標(biāo)系運(yùn)動(dòng) 在每一種坐標(biāo)系中的運(yùn)動(dòng)都不相同 通常 機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)在全局參考坐標(biāo)系 關(guān)節(jié)參考坐標(biāo)系和工具參考坐標(biāo)系中

49、完成 （1） 全局參考系坐標(biāo)系是一種通用坐標(biāo)系由X,Y,Z軸所定義（2） 關(guān)節(jié)參考坐標(biāo)系用來描述機(jī)器人每一個(gè)獨(dú)立關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)（3） 工具參考坐標(biāo)系描述機(jī)器人手相對(duì)與固連在手上的坐標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)2.1 機(jī)器人末端操作器有幾種？試述每種工作原理。工業(yè)機(jī)器人末端操作器是多種多樣的，大致可分為夾鉗式取料收 吸附式取料手 專用操作器及轉(zhuǎn)換器 仿生多指靈巧手。2.2 機(jī)器人手腕有幾種？試述每種手腕結(jié)構(gòu)。（1） 機(jī)器人的手腕按自由度數(shù)目來分 可分為單自由度手腕 2自由度手腕和3自由度手腕 單自由度手腕可以由一個(gè)R關(guān)節(jié)和一個(gè)B關(guān)節(jié)組成的BR手腕也可以由2個(gè)B關(guān)節(jié)組成的BB手腕 但是 不能有2個(gè)R關(guān)節(jié)組成的RR手腕

50、因?yàn)?個(gè)R共軸線 所以退化了一個(gè)自由度 實(shí)際只構(gòu)成了單自由度手腕 三自由度手腕可以由B關(guān)節(jié)和R關(guān)節(jié)組成許多種形式 （2）按驅(qū)動(dòng)方式來分 可分為直接驅(qū)動(dòng)手腕和遠(yuǎn)距離傳動(dòng)手腕2.3 機(jī)器人手臂有幾種？試述每種手臂結(jié)構(gòu)。機(jī)器人的手臂按結(jié)構(gòu)形式分可分為單臂式，雙臂式及懸掛式 按手臂的運(yùn)動(dòng)形式區(qū)分，手臂有直線運(yùn)動(dòng)的。如手臂的伸縮，升降及橫向移動(dòng)，有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的 如手臂的左右回轉(zhuǎn) 上下擺動(dòng)有復(fù)合運(yùn)動(dòng) 如直線運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的組合。2直線運(yùn)動(dòng)的組合 2回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的組合。 手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)形式是多種多樣的 ，常用的有葉片是回轉(zhuǎn)缸，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，鏈輪傳動(dòng)和連桿機(jī)構(gòu)手臂俯仰運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，一般采

51、用活塞油（氣）缸與連桿機(jī)構(gòu)聯(lián)用來實(shí)現(xiàn)手臂復(fù)合運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，多數(shù)用于動(dòng)作程度固定不變的專用機(jī)器人。2.4 機(jī)器人機(jī)座有幾種？試述每種機(jī)座結(jié)構(gòu)。機(jī)器人幾座有固定式和行走時(shí)2種（1） 固定式機(jī)器人的級(jí)左右直接接地地面基礎(chǔ)上，也可以固定在機(jī)身上（2） 移動(dòng)式機(jī)器人有可分為輪車機(jī)器人，有3組輪子組成的輪系四輪機(jī)器人三角論系統(tǒng)，全方位移動(dòng)機(jī)器人，2足步行式機(jī)器人，履帶行走機(jī)器人2.5工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有幾種？試述每種機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及原理。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分位直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 又分位齒輪齒條裝置，普通絲桿，滾珠絲桿，液壓驅(qū)動(dòng)，氣壓驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)又分為齒輪鏈，同步皮帶，諧波齒輪齒輪齒條齒條固定不動(dòng)，齒輪軸

52、連同托板延遲方向做直線運(yùn)動(dòng)，普通絲桿摩擦力大，精度低效率低滾珠絲桿摩擦小，速度快，液壓驅(qū)動(dòng)有高精度的缺體和活塞一定完成的 氣壓驅(qū)動(dòng)有3個(gè)自由度，分別為轉(zhuǎn)動(dòng)，X軸移動(dòng)沒和Z軸升降：出倫理按是有2個(gè)或者2個(gè)以上的齒輪組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)同步皮帶韌性好價(jià)格便宜 諧波齒輪精度高回差小2.6工業(yè)機(jī)器人傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有幾種？試述每種機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及原理。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)非為齒輪傳動(dòng)，蝸桿傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)行星齒輪傳動(dòng)，滾珠絲桿，諧波齒輪，鋼帶，同步齒型帶和繩輪傳動(dòng)三菱轉(zhuǎn)偶爾機(jī)器人采用電動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)有2個(gè)自由度，分別為腰部旋轉(zhuǎn)，肩旋轉(zhuǎn)肘部旋轉(zhuǎn)，手腕的俯仰與翻轉(zhuǎn)，均有直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其余為同步帶傳動(dòng)。PUMA562機(jī)器有6個(gè)自由度。信心的

53、驅(qū)動(dòng)方式有磁致伸縮傳動(dòng)嗎，形狀記憶金屬 靜電驅(qū)動(dòng)。4.1 試述機(jī)器人視覺的結(jié)構(gòu)及工作原理機(jī)器人視覺由 視覺傳感器 攝像機(jī)和光源控制 計(jì)算器和圖像處理機(jī)組成 原理：由視覺傳感器講景物的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào) 經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳遞給圖像處理器，同時(shí)光源控制器和攝像機(jī)控制器把把光線，距離顏色 光源方向等等參數(shù)傳遞給圖像處理器 ，圖像處理器對(duì)圖像數(shù)據(jù)做一些簡(jiǎn)單的處理 將數(shù)據(jù)傳遞給計(jì)算機(jī) 最后由計(jì)算器存儲(chǔ)和處理。4.2 試述機(jī)器人觸覺的結(jié)構(gòu)及工作原理機(jī)器人觸覺機(jī)構(gòu)：聲波安全傳感器 安全傳感器 位置速度加速度傳感器 超聲波測(cè)距傳感器 多方向接觸傳感器 電視攝像頭 多自由度力傳感器 握力傳感器 觸頭 工

54、作原理：用接近覺課感知對(duì)象物體在附近，手臂減速慢慢接近物體，用接觸覺可知已接觸帶物體，控制手臂讓物體到手指中間 和尚手指握住物體，用壓覺控制握力。如果物體較重，則靠滑覺來檢測(cè)滑動(dòng)，修正設(shè)定的窩里來防止滑動(dòng)，靠力覺控制與被測(cè)物體自重和轉(zhuǎn)矩相應(yīng)的力，或者舉起或者移動(dòng)物體，另外 力覺在旋緊螺母 軸和孔的嵌入等裝配工作中也有廣泛的應(yīng)用4.3 試述機(jī)器人接近覺的結(jié)構(gòu)及工作原理機(jī)器人接近覺的結(jié)構(gòu)：測(cè)量量 媒介 對(duì)象物的反應(yīng)接近覺傳感器可分為6種 電磁式 光電式 靜電容式 氣壓式 超聲波式和紅外線式電磁式傳感器：在一個(gè)線圈中通入高頻電流就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)， 這個(gè)磁場(chǎng)接近金屬物時(shí)會(huì)在金屬物種纏身感應(yīng)電流， 就是渦流

55、。 渦流的大小隨對(duì)像物體表面和線圈距離的大小而變化，這個(gè)變化反過來又影響線圈內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度磁場(chǎng)強(qiáng)度可用另一組線圈檢測(cè)出來，也可以根據(jù)激磁線圈本身電感的變化或激勵(lì)電流的變化來檢測(cè)。靜電容式傳感器是根據(jù)傳感器表面與對(duì)象物體表面所形成的電容隨距離變化的原理。氣壓式接近覺傳感器是有一根細(xì)的噴嘴噴出氣流。如果噴嘴靠近物體，則內(nèi)部壓力會(huì)發(fā)生變化，這一變化可用壓力計(jì)來測(cè)量課計(jì)算出與物體間的距離 4.4 試述機(jī)器人壓覺的結(jié)構(gòu)及工作原理 陣列式壓覺傳感器的結(jié)構(gòu)和原理：（1）由條狀的導(dǎo)電橡膠排成網(wǎng)狀，每個(gè)棒子上附上一層導(dǎo)體引出，送給掃描電路；（2）由單向?qū)щ娤鹉z和印制電路板組成，電路板上附有條狀金屬箔，兩塊板上的金屬條方向互相垂直。比較高級(jí)的壓覺傳感器的結(jié)構(gòu)和原理：是在陣列式觸電上附一