機器人技術第五章

1、機器人技術第五章第1頁，共29頁，2022年，5月20日，20點53分，星期四Senses of Robotics 5.1 傳感器的種類 1.傳感器的分類 內部傳感器：檢測機器人本身狀態(tài)（手臂間角度等）的傳感器。 外部傳感器：檢測機器人所處環(huán)境（是什么物體，離物體的距離有多遠等）及狀況（抓取的物體滑落等）的傳感器。 外部傳感器分為末端執(zhí)行器傳感器和環(huán)境傳感器。 末端執(zhí)行器傳感器：主要裝在作為末端執(zhí)行器的手上，檢測處理精巧作業(yè)的感覺信息。相當于觸覺。 環(huán)境傳感器：用于識別物體和檢測物體與機器人的距離。相當于視覺。 第2頁，共29頁，2022年，5月20日，20點53分，星期四 5.1 傳感器的種

2、類 2.內部狀態(tài)的感覺 （1）位置和角度傳感器 典型的傳感器是電位計。檢測的是以電阻中心為基準位置的移動距離。 E：輸入電壓 L：最大移動距離觸頭 X：向左端移動的距離 E：電阻右側的輸出電壓Senses of Robotics 第3頁，共29頁，2022年，5月20日，20點53分，星期四 5.1 傳感器的種類 2.內部狀態(tài)的感覺 （1）位置和角度傳感器 另有光電傳感器。 Senses of Robotics 第4頁，共29頁，2022年，5月20日，20點53分，星期四 5.1 傳感器的種類 2.內部狀態(tài)的感覺 (2)角度傳感器： 回轉式編碼器。Senses of Robotics 第5頁

3、，共29頁，2022年，5月20日，20點53分，星期四Senses of Robotics 5.1 傳感器的種類 3.外部狀況的感覺 （1）物體識別傳感器 典型的是視覺傳感器。如攝像機。視覺是利用 光（機器人可用紅外線等）的非接觸方式。 觸覺也能識別物體。機器人可以用觸覺傳感器 來實現(xiàn)這種機能。 第6頁，共29頁，2022年，5月20日，20點53分，星期四Senses of Robotics 5.1 傳感器的種類 3.外部狀況的感覺 （2）物體探測傳感器 視覺傳感器是一種識別物體而且知道其存在的 傳感器。 例如光電開關。 視覺傳感器、光電開關和超聲波傳感器，即使 物體較遠也能探測其存在。第

4、7頁，共29頁，2022年，5月20日，20點53分，星期四Senses of Robotics 5.1 傳感器的種類 3.外部狀況的感覺 （3）極近物體探測傳感器 探測非常近的物體存 在的傳感器稱為接近傳感 器。第8頁，共29頁，2022年，5月20日，20點53分，星期四Senses of Robotics 5.1 傳感器的種類 3.外部狀況的感覺 （4）距離傳感器 攝像機做距離傳感器。具體留待5.4節(jié)介紹。 超聲波做距離傳感器?？捎糜隰~群探測、金屬 內部探傷等方面。第9頁，共29頁，2022年，5月20日，20點53分，星期四Senses of Robotics 5.1 傳感器的種類 3

5、.外部狀況的感覺 （5）力覺傳感器 力覺傳感器是檢測力和力矩的施加地點大小方 向三個兩的傳感器。 力的檢測主要是用電阻應變片（參看5.2節(jié)）。 第10頁，共29頁，2022年，5月20日，20點53分，星期四Senses of Robotics 5.1 傳感器的種類 3.外部狀況的感覺 （6）其他傳感器 利用聲波：語音識別傳感器。分析振動聲音探 測機械故障的點傳感器。 熱傳感器：點檢傳感器。 通過分析敲打的聲音測定果品成熟程度的傳感 器。 根據(jù)近紅外線的糖度吸收程度測定水果甜度的 傳感器第11頁，共29頁，2022年，5月20日，20點53分，星期四Senses of Robotics 5.2

6、 觸覺信息的獲取 1.接觸覺傳感器 接觸覺傳感器：探測是否接觸到物體，傳感器接受由于接觸產生的柔量。 微動開關：按下開關就能進入電信號的簡單機構。 貓胡須傳感器：如圖a,b第12頁，共29頁，2022年，5月20日，20點53分，星期四Senses of Robotics 5.2 觸覺信息的獲取 2.壓覺傳感器 壓覺傳感器：檢測物體同手爪間產生的壓力和力以及其分布情況。 利用壓電元件或彈簧。 如圖是使用彈簧的平 面?zhèn)鞲衅?。?3頁，共29頁，2022年，5月20日，20點53分，星期四Senses of Robotics 5.2 觸覺信息的獲取 3.滑覺傳感器 滑覺傳感器：檢測垂直加壓力方向的

7、力和位移。 第14頁，共29頁，2022年，5月20日，20點53分，星期四Senses of Robotics 5.2 觸覺信息的獲取 4.力覺傳感器 力覺傳感器主要利用電阻 應變片。 原理：金屬絲拉伸時電阻 變大。 第15頁，共29頁，2022年，5月20日，20點53分，星期四Senses of Robotics 5.2 觸覺信息的獲取 圖中電壓與電流關系： 則： 所以： 第16頁，共29頁，2022年，5月20日，20點53分，星期四Senses of Robotics 5.2 視覺信息的獲取 1.PSD（position sensitive device）傳感器 PSD傳感器：當光束

8、照射到1維的線和2維的平面時，檢測光照射的位置。L ：電極1與電極2的距離。I1：流過電極1的電流。I2：流過電極2的電流。X：光照射點與電極1的距離。 第17頁，共29頁，2022年，5月20日，20點53分，星期四Senses of Robotics 5.3 視覺信息的獲取 2.視覺傳感器 機器人通過攝像機以圖像的形式獲得環(huán)境的信息。 （1）CCD(charge coupled device)傳感器。 CCD陣列，二維掃描，對表示灰度的電壓采樣， 二值數(shù)字化處理。每一定時間間隔掃描一遍。 第18頁，共29頁，2022年，5月20日，20點53分，星期四Senses of Robotics

9、5.3 視覺信息的獲取 2.視覺傳感器 （2）圖像的投影。O ：原點，透鏡中心。Z軸：光軸，攝像機的前方。xy軸：組成圖像面。P點：物體上一點。p點：P在圖像面上的投影。 第19頁，共29頁，2022年，5月20日，20點53分，星期四Senses of Robotics 5.3 視覺信息的獲取 3.形狀傳感器 （1）利用CCD攝像機拍攝穿透光。熱噪聲的干擾。 透明物體不能準確識別。 （2）若形狀有特征，可用輪廓識別物體。 例：由手印鑒別每個人。 由形狀識別機械零件。 第20頁，共29頁，2022年，5月20日，20點53分，星期四Senses of Robotics 5.3 視覺信息的獲取

10、4.光切斷傳感器 將通過狹縫照射的面狀光投射到物體上，再檢測反射光。 :狹縫光源的俯角。2d :投射在物體上的兩直線光 源間的距離。LWH:分別是物體的長寬高。第21頁，共29頁，2022年，5月20日，20點53分，星期四Senses of Robotics 5.3 視覺信息的獲?。何矬w與傳送帶所成的角度。 W：物體上照射線的長度。 l：物體在傳送帶上所占的長度。 第22頁，共29頁，2022年，5月20日，20點53分，星期四Senses of Robotics 5.3 視覺信息的獲取 5.全方位視覺傳感器 （1）使攝像機回轉的方式。 （2）帶有特殊反射鏡的攝像機。（如圖）第23頁，共29

11、頁，2022年，5月20日，20點53分，星期四Senses of Robotics 5.3 視覺信息的獲取 5.全方位視覺傳感器 鏡面方程表達式：P ：空間內一點。p ：P在攝像機上所成的像。OM：反射鏡的一個焦點。OC：反射鏡的另一個焦點。O ：坐標原點。f ：攝像機透鏡的焦距。 : 直線OM P的仰角。 ：反射鏡面反射光的仰角。 第24頁，共29頁，2022年，5月20日，20點53分，星期四Senses of Robotics 5.3 視覺信息的獲取 5.全方位視覺傳感器：點p也是點P的方位角 第25頁，共29頁，2022年，5月20日，20點53分，星期四5.4 距離信息的獲取 1.

12、雙目視覺 由于視差得到距離感覺。O1 ：攝像機1的透鏡中心。O2 ：攝像機1的透鏡中心。P ：空間一點。p1 ：P在攝像機1上的圖像。p2 ：P在攝像機1上的圖像。Senses of Robotics 第26頁，共29頁，2022年，5月20日，20點53分，星期四Senses of Robotics 5.4 距離信息的獲取 2.投光法 投光法：采用主動光照射對象物體，用攝像機把照射點捕捉到圖像上，再用三角測量算出距離。 例：測距計：一種把雙目視覺一側的攝像機置換成投光機的裝置。一般以激光為光源。第27頁，共29頁，2022年，5月20日，20點53分，星期四Senses of Robotics 5