機(jī)器人的感覺系統(tǒng)第一次課

1、2光學(xué)式增量(zn lin)型旋轉(zhuǎn)編碼器 在旋轉(zhuǎn)圓盤上設(shè)置一條環(huán)帶，將環(huán)帶沿圓周方向(fngxing)分割成 等分，并用不透明的條紋印刷到上面。把圓盤置于光線的照射下，透過去的光線用一個(gè)光傳感器（A）進(jìn)行判讀。因?yàn)閳A盤每轉(zhuǎn)過一定角度，光傳感器的輸出電壓A在H（high level）與L（low level）之間就會(huì)交替地進(jìn)行轉(zhuǎn)換，所以當(dāng)把這個(gè)轉(zhuǎn)換次數(shù)用計(jì)數(shù)器進(jìn)行統(tǒng)計(jì)時(shí)，就能夠知道旋轉(zhuǎn)過的角度。如圖65所示。 共十八頁圖65 光學(xué)式增量(zn lin)型旋轉(zhuǎn)編碼器 共十八頁 由于這種方法不論是順時(shí)針方向（CW）旋轉(zhuǎn)時(shí)，還是逆時(shí)針方向（CCW）旋轉(zhuǎn)時(shí)，都同樣(tngyng)地會(huì)在H與L間交替轉(zhuǎn)換，

2、所以不能得到旋轉(zhuǎn)方向，因此，從一個(gè)條紋到下一個(gè)條紋可以作為一個(gè)周期，在相對(duì)于傳感器（A）移動(dòng)周期的位置上增加傳感器（B），并提取輸出量B。于是，輸出量A的時(shí)域波形與輸出量B的時(shí)域波形，在相位上相差周期，如圖66所示。 共十八頁 通常，順時(shí)針方向（CW）旋轉(zhuǎn)時(shí)，A的變化比B的變化先發(fā)生(fshng)，逆時(shí)針方向（CCW）旋轉(zhuǎn)時(shí)，則情況相反，因此可以得知旋轉(zhuǎn)方向。 在采用增量型旋轉(zhuǎn)編碼器的情況下，得到的是從角度的初始值開始檢測(cè)到的角度變化，問題變?yōu)橐垃F(xiàn)在的角度，就必須利用其他方法來確定初始角度。 角度的分辨率由環(huán)帶上縫隙(fngx)條紋的個(gè)數(shù)決定。例如，在一轉(zhuǎn) 內(nèi)能形成600個(gè)縫隙條紋，就稱其

3、為 （脈沖/轉(zhuǎn)）。此外，以2的冪乘作為基準(zhǔn)，例如， 等這樣一類分辨率的產(chǎn)品，已經(jīng)在市場(chǎng)上銷售。 共十八頁b.外部(wib)傳感器 具體有物體(wt)識(shí)別傳感器、物體(wt)探傷傳感器、接近覺傳感器、距離傳感器、力覺傳感器，聽覺傳感器等。 用來檢測(cè)機(jī)器人所處環(huán)境（如是什么物體，離物體的距離有多遠(yuǎn)等）及狀況（如抓取的物體是否滑落）的傳感器。共十八頁6.2 機(jī)器人的觸覺(chju) 一般認(rèn)為觸覺包括接觸覺、壓覺、滑覺、力覺四種，狹義的觸覺按字面上來看是指前三種感知(gnzh)接觸的感覺。1. 接觸覺傳感器 共十八頁開關(guān)(kigun)式觸覺傳感器特點(diǎn)：外形尺寸十分(shfn)大空間分辨率低利用陣列這一

4、概念已開發(fā)了許多重要的傳感器。共十八頁壓阻式陣列(zhn li)觸覺傳感器 導(dǎo)電橡膠的電阻也會(huì)隨壓力的變化而變化，因此也常用(chn yn)來作為觸覺傳感器的敏感材料。碳?xì)郑–SA）共十八頁另外(ln wi)還有光學(xué)式觸覺傳感器、電容式陣列觸覺傳感器等。它利用一種具有(jyu)壓電和熱釋電性的高分子材料研制而成。共十八頁2. 壓覺傳感器共十八頁3. 力覺傳感器 力覺傳感器使用的主要元件(yunjin)是電阻應(yīng)變片。 （3）裝在機(jī)器人手爪(shu zho)指關(guān)節(jié)（或手指上）的力傳感器，稱為指力傳感器。 通常我們將機(jī)器人的力傳感器分為三類： （1）裝在關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器上的力傳感器，稱為關(guān)節(jié)力傳感器。用于

5、控制中的力反饋。 （2）裝在末端執(zhí)行器和機(jī)器人最后一個(gè)關(guān)節(jié)之間的力傳感器，稱為腕力傳感器。共十八頁4. 滑覺傳感器 機(jī)械手一般采用兩種抓取方式(fngsh)：硬抓取和軟抓取。硬抓取（無感知時(shí)采用） ：末端執(zhí)行器利用最大的夾緊力抓取工件。軟抓取（有滑覺傳感器時(shí)采用）：末端執(zhí)行器使夾緊力保持在能穩(wěn)固抓取工件的最小值，以免損傷工件。采用壓覺傳感器實(shí)現(xiàn)滑覺感知滾輪式滑覺傳感器共十八頁它由一個(gè)金屬球和觸針組成，金屬球表面分成許多個(gè)相間(xingjin)排列的導(dǎo)電和絕緣小格。觸針頭很細(xì)，每次只能觸及一格。當(dāng)工件滑動(dòng)時(shí)，金屬球也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，在觸針上輸出脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)的頻率反映了滑移速度，個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)滑移的距離

6、。共十八頁根據(jù)振動(dòng)原理制成的滑覺傳感器。鋼球指針與被抓物體接觸(jich)。若工件滑動(dòng)，則指針振動(dòng)，線圈輸出信號(hào)。共十八頁6.3 機(jī)器人的接近(jijn)覺接近覺主要感知傳感器與對(duì)象(duxing)物之間的接近程度。b）無鐵磁體時(shí)磁力線的形狀c）鐵磁體接近時(shí)磁力線的形狀共十八頁共十八頁另外還有接觸覺、滑覺和接近覺三種感覺組合(zh)為一體的傳感器。其它(qt)還有光學(xué)接近覺、超聲波接近覺傳感器等。 霍爾效應(yīng)指的是金屬或半導(dǎo)體片置于磁場(chǎng)中，當(dāng)有電流流過時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)?；魻杺鞲衅鲉为?dú)使用時(shí)，只能檢測(cè)有磁性物體。當(dāng)與用磁體聯(lián)合使用時(shí)，可以用來檢測(cè)所有的鐵磁物體。傳感器附近沒有鐵磁物體時(shí)，霍爾傳感器感受一個(gè)強(qiáng)磁場(chǎng)；若有鐵磁物體時(shí)，由于磁力線被鐵磁物體旁路，傳感器感受到的磁場(chǎng)將減弱。共十八頁內(nèi)容摘要2光學(xué)式增量型旋轉(zhuǎn)編碼器。把圓盤置于光線的照射下，透過去的光線用一個(gè)光傳感器（A）進(jìn)行判讀。在采用增量型旋轉(zhuǎn)編碼器的情況下，得到的是從角度的初始值開始檢測(cè)到的角度變化，問題變?yōu)橐垃F(xiàn)在的角度，就必須利用其他方法來確定初始角度。角度的分辨率由環(huán)帶上縫隙條紋的個(gè)數(shù)決定。導(dǎo)電橡膠(xingjio)的電阻也會(huì)隨壓力的變化而變化，因此也常用來作為觸覺傳感器的敏感材料。（2）裝在末端執(zhí)行器和機(jī)器人最后一個(gè)關(guān)節(jié)之間的