第七章其它傳感器第二節(jié)機(jī)器人傳感器課件

7其它傳感器7.1濕度傳感器7.2機(jī)器人傳感器7.3網(wǎng)絡(luò)傳感器第二篇傳感器原理及應(yīng)用7其它傳感器7.1濕度傳感器第二篇傳感器原理及類人機(jī)器人7.2機(jī)器人傳感器7其它傳感器類人機(jī)器人7.2機(jī)器人傳感器7其它傳感器仿生機(jī)器人7.2機(jī)器人傳感器7其它傳感器仿生機(jī)器人7.2機(jī)器人傳感器7其它傳感器工業(yè)機(jī)器人7其它傳感器7.2機(jī)器人傳感器工業(yè)機(jī)器人7其它傳感器7.2機(jī)器人傳感器太空機(jī)器人7其它傳感器7.2機(jī)器人傳感器太空機(jī)器人7其它傳感器7.2機(jī)器人傳感器機(jī)器人傳感器有哪些？7.2機(jī)器人傳感器7其它傳感器機(jī)器人傳感器有哪些？7.2機(jī)器人傳感器7其它傳感器7.2.1概述7.2.2機(jī)器人傳感器的分類7.2.3內(nèi)部傳感器7.2.4外部傳感器7.2機(jī)器人傳感器7其它傳感器7.2.1概述7.2機(jī)器人傳感器7其它傳感器

7.2機(jī)器人傳感器7.2.1概述7.2機(jī)器人傳感器7.2.1概述

感知周圍環(huán)境信息和周圍環(huán)境進(jìn)行交互防御或自衛(wèi)目標(biāo)搜尋能力讓機(jī)器人“更聰明”7.2機(jī)器人傳感器7.2.1概述為什么機(jī)器人需要安裝傳感器？感知周圍環(huán)境信息7.2機(jī)器人傳感器7.2.1概

內(nèi)部傳感器內(nèi)部傳感器是以機(jī)器人本身的坐標(biāo)軸來(lái)確定其位置，安裝在機(jī)器人自身中，用來(lái)感知機(jī)器人自己的狀態(tài)，以調(diào)整和控制自己按照一定的位置、速度、加速度和軌跡進(jìn)行工作。外部傳感器

用于機(jī)器人對(duì)周圍環(huán)境、目標(biāo)物的狀態(tài)特征獲取信息，使機(jī)器人和環(huán)境發(fā)生交互作用，從而使機(jī)器人對(duì)環(huán)境有自校正和自適應(yīng)能力。（接近覺(jué)、觸覺(jué)、視覺(jué)。聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)）7.2機(jī)器人傳感器7.2.2機(jī)器人傳感器分類內(nèi)部傳感器7.2機(jī)器人傳感器7.2.2機(jī)器人

7.2機(jī)器人傳感器7.2.3內(nèi)部傳感器內(nèi)部傳感器用途機(jī)器人的精確控制檢測(cè)的信息位置、角度、速度、加速度、姿態(tài)、方向、傾斜、力等傳感器微動(dòng)開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、差動(dòng)變壓器、編碼器（直線式和旋轉(zhuǎn)式）、電位計(jì)、旋轉(zhuǎn)變壓器、測(cè)速發(fā)動(dòng)機(jī)、加速度計(jì)、陀螺、傾角傳感器、力傳感器、溫度傳感器等7.2機(jī)器人傳感器7.2.3內(nèi)部傳感器內(nèi)用途機(jī)

7.2機(jī)器人傳感器7.2.3內(nèi)部傳感器運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)

位移、速度、加速度等動(dòng)力學(xué)參數(shù)

力、力矩、慣性等7.2機(jī)器人傳感器7.2.3內(nèi)部傳感器運(yùn)動(dòng)學(xué)參

運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)7.2機(jī)器人傳感器7.2.3內(nèi)部傳感器位置、位移

電位計(jì)、編碼器、差動(dòng)變壓器、感應(yīng)同步器、光電式傾角計(jì)等。速度

光電式、霍爾式、電感式等。加速度

相對(duì)式、慣性式。運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)7.2機(jī)器人傳感器7.2.3內(nèi)部傳

動(dòng)力學(xué)參數(shù)7.2機(jī)器人傳感器7.2.3內(nèi)部傳感器力

應(yīng)變式、壓電式差。力矩

動(dòng)力學(xué)參數(shù)7.2機(jī)器人傳感器7.2.3內(nèi)部傳

1.觸覺(jué)傳感器觸覺(jué)傳感器是一種測(cè)量自身敏感面與外界物體作用參數(shù)的裝置。接觸覺(jué)傳感器壓覺(jué)傳感器滑覺(jué)傳感器力覺(jué)傳感器7.2機(jī)器人傳感器7.2.4外部傳感器1.觸覺(jué)傳感器觸覺(jué)傳感器是一種測(cè)量自接觸覺(jué)傳感器用以判斷機(jī)器人是否接觸到外界物體或測(cè)量被接觸物體的特征的傳感器。接觸開(kāi)關(guān)7.2.4外部傳感器1）接觸覺(jué)傳感器接觸覺(jué)傳感器用以判斷機(jī)器人是否接觸到外界物體7.2.4外部傳感器1）接觸覺(jué)傳感器Contactsensors

Contactsensorsareusedtodetectthecontactbetweentwomatingparts.TactilesensorsTactilesensingisdefinedasthecontinuoussensingofvariablecontactforcesoveranareawithinwhichthereisaspatialresolution.

Tactilesensingismorecomplexthantouchsensingwhichusuallyisasimplevectorialforcemeasurementatasinglepoint.Togropeandidentifyobjectshape.7.2.4外部傳感器1）接觸覺(jué)傳感器Contact2)壓覺(jué)傳感器壓覺(jué)傳感器一般位于手指握指面上，用來(lái)檢測(cè)機(jī)器人手指握持面上承受的壓力大小和分布，有助于機(jī)器人對(duì)接觸對(duì)象的幾何形狀和硬度的識(shí)別。高密度分布式壓力傳感器電子皮膚7.2.4外部傳感器2)壓覺(jué)傳感器壓覺(jué)傳感器一般位于手指握機(jī)器人的手爪要抓住屬性未知的物體，必須對(duì)物體作用最佳大小的握持力，以保證握住物體不產(chǎn)生滑動(dòng)，同時(shí)不至于因用力過(guò)大而使物體產(chǎn)生變形而損壞。球形滑覺(jué)傳感器電極電極物體絕緣體軟襯RU7.2.4外部傳感器3）滑覺(jué)傳感器機(jī)器人的手爪要抓住屬性未知的物體，必須對(duì)物體關(guān)節(jié)力覺(jué)傳感器腕部力覺(jué)傳感器指頭力覺(jué)傳感器7.2.4外部傳感器4）力覺(jué)傳感器機(jī)器人力覺(jué)傳感器可分為3類：力覺(jué)傳感用于檢測(cè)和控制機(jī)器人臂、腕和指的力、力矩以及與外界環(huán)境的相互作用力，從而決定機(jī)器人如何運(yùn)行、應(yīng)采取什么姿態(tài)、以及推測(cè)對(duì)象物體的重量等。7.2.4外部傳感器4）力覺(jué)傳感器機(jī)器人力覺(jué)傳感器可7.2.4外部傳感器7.2.4外部傳感器4）力覺(jué)傳感器十字式腕力傳感器結(jié)構(gòu)原理示意圖W1,W2,…,W8為敏感點(diǎn)所產(chǎn)生的力的單元信息按直角坐標(biāo)；Kmn(m=1,2,…,6;n=1,2,…8)結(jié)構(gòu)系數(shù)由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。7.2.4外部傳感器7.2.4外部傳感器4）力7.2.4外部傳感器7.2.4外部傳感器4）力覺(jué)傳感器筒式腕力傳感器結(jié)構(gòu)原理示意圖是結(jié)構(gòu)系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。每個(gè)敏感點(diǎn)被認(rèn)為是力的信息單元，并按坐標(biāo)定為：7.2.4外部傳感器7.2.4外部傳感器4）力右掌1右掌2分布式觸覺(jué)和力覺(jué)傳感器滑覺(jué)傳感器左掌2左掌1力傳感器機(jī)器人手臂中的觸覺(jué)傳感器7.2.4外部傳感器右掌1右掌2分布式觸覺(jué)滑覺(jué)傳感器左掌2左掌1力傳感器

2.接近覺(jué)傳感器(proximitysensors)

接近覺(jué)傳感器用于感知機(jī)器人與環(huán)境物體之間接近程度的儀器，介于觸覺(jué)傳感器和視覺(jué)傳感器之間，不僅可以測(cè)距和定位，而且可以溝通視覺(jué)和觸覺(jué)傳感器的信息。在視覺(jué)系統(tǒng)被擋住而無(wú)法發(fā)揮作用時(shí)，接近覺(jué)傳感器起到視覺(jué)的功能，即判斷對(duì)象的方位、外形。7.2機(jī)器人傳感器2.接近覺(jué)傳感器(proximitysensors電磁式接近覺(jué)傳感器當(dāng)傳感器接近金屬目標(biāo)時(shí)，線圈中將產(chǎn)生電流。7.2.4外部傳感器電磁式接近覺(jué)傳感器當(dāng)傳感器接近金屬目標(biāo)時(shí)，線圈中將產(chǎn)生電流超聲波距離傳感器超聲波TOF測(cè)距原理(TimeOfFlight,時(shí)間行程法)結(jié)構(gòu)7.2.4外部傳感器超聲波距離傳感器用兩只超聲波換能器，一只作為發(fā)射器，另一只作為接收器。超聲波距離傳感器超聲波TOF測(cè)距原理結(jié)構(gòu)7.2.47.2.4外部傳感器Triangulationsensors

Triangulationsensorsmeasurerangebydetectingagivenpointontheobjectsurfacefromtwodifferentpointsofviewataknowndistancefromeachother.Knowingthisdistanceandthetwoviewanglesfromtherespectivepointstotheaimedsurfacepoint,asimplegeometricaloperationyieldstherange.FarAaaysensor.7.2.4外部傳感器Triangulationsen

科學(xué)研究表明人類獲取外界的信息中有80%以上來(lái)自于視覺(jué)信息。人類視網(wǎng)膜上的細(xì)胞個(gè)數(shù)達(dá)到108,是聽(tīng)覺(jué)細(xì)胞個(gè)數(shù)的3000倍，是皮膚上敏感細(xì)胞的100倍。7.2.4外部傳感器3.視覺(jué)傳感器科學(xué)研究表明人類獲取外界的信息中有80%以上來(lái)自于視覺(jué)信息CCD圖像傳感器 256級(jí)的灰度色標(biāo)，從圖(a)到圖(f)的分辨率分別為：512×512,256×256,128×128,64×64,32×32,16×16.7.2.4外部傳感器3.視覺(jué)傳感器CCD圖像傳感器 256級(jí)的灰度色標(biāo)，從圖(a)到

電容式傳聲器7.2.4外部傳感器4.聽(tīng)覺(jué)傳感器電容式傳聲器7.2.4外部傳感器4.聽(tīng)覺(jué)傳感器

干涉式光纖傳聲器7.2.4外部傳感器4.聽(tīng)覺(jué)傳感器干涉式光纖傳聲器7.2.4外部傳感器4.聽(tīng)覺(jué)傳感

1.機(jī)器人傳感器的分類及作用2.內(nèi)部傳感器3.外部傳感器

本節(jié)小結(jié)7.2機(jī)器人傳感器接觸覺(jué)傳感器壓覺(jué)傳感器滑覺(jué)傳感器力覺(jué)傳感器1.機(jī)器人傳感器的分類及作用本節(jié)小結(jié)7.2機(jī)器7.2機(jī)器人傳感器7-2-1什么叫機(jī)器人傳感器？7-2-2機(jī)器人傳感器可以分為哪幾個(gè)類型？各有什么特點(diǎn)？7-2-3視覺(jué)傳感器如何獲取外界信息？試敘述其工作過(guò)程。7.2機(jī)器人傳感器7-2-1什么叫機(jī)器人傳感器？7其它傳感器7.1濕度傳感器7.2機(jī)器人傳感器7.3網(wǎng)絡(luò)傳感器第二篇傳感器原理及應(yīng)用7其它傳感器7.1濕度傳感器第二篇傳感器原理及類人機(jī)器人7.2機(jī)器人傳感器7其它傳感器類人機(jī)器人7.2機(jī)器人傳感器7其它傳感器仿生機(jī)器人7.2機(jī)器人傳感器7其它傳感器仿生機(jī)器人7.2機(jī)器人傳感器7其它傳感器工業(yè)機(jī)器人7其它傳感器7.2機(jī)器人傳感器工業(yè)機(jī)器人7其它傳感器7.2機(jī)器人傳感器太空機(jī)器人7其它傳感器7.2機(jī)器人傳感器太空機(jī)器人7其它傳感器7.2機(jī)器人傳感器機(jī)器人傳感器有哪些？7.2機(jī)器人傳感器7其它傳感器機(jī)器人傳感器有哪些？7.2機(jī)器人傳感器7其它傳感器7.2.1概述7.2.2機(jī)器人傳感器的分類7.2.3內(nèi)部傳感器7.2.4外部傳感器7.2機(jī)器人傳感器7其它傳感器7.2.1概述7.2機(jī)器人傳感器7其它傳感器

7.2機(jī)器人傳感器7.2.1概述7.2機(jī)器人傳感器7.2.1概述

感知周圍環(huán)境信息和周圍環(huán)境進(jìn)行交互防御或自衛(wèi)目標(biāo)搜尋能力讓機(jī)器人“更聰明”7.2機(jī)器人傳感器7.2.1概述為什么機(jī)器人需要安裝傳感器？感知周圍環(huán)境信息7.2機(jī)器人傳感器7.2.1概

內(nèi)部傳感器內(nèi)部傳感器是以機(jī)器人本身的坐標(biāo)軸來(lái)確定其位置，安裝在機(jī)器人自身中，用來(lái)感知機(jī)器人自己的狀態(tài)，以調(diào)整和控制自己按照一定的位置、速度、加速度和軌跡進(jìn)行工作。外部傳感器

用于機(jī)器人對(duì)周圍環(huán)境、目標(biāo)物的狀態(tài)特征獲取信息，使機(jī)器人和環(huán)境發(fā)生交互作用，從而使機(jī)器人對(duì)環(huán)境有自校正和自適應(yīng)能力。（接近覺(jué)、觸覺(jué)、視覺(jué)。聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)）7.2機(jī)器人傳感器7.2.2機(jī)器人傳感器分類內(nèi)部傳感器7.2機(jī)器人傳感器7.2.2機(jī)器人

7.2機(jī)器人傳感器7.2.3內(nèi)部傳感器內(nèi)部傳感器用途機(jī)器人的精確控制檢測(cè)的信息位置、角度、速度、加速度、姿態(tài)、方向、傾斜、力等傳感器微動(dòng)開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、差動(dòng)變壓器、編碼器（直線式和旋轉(zhuǎn)式）、電位計(jì)、旋轉(zhuǎn)變壓器、測(cè)速發(fā)動(dòng)機(jī)、加速度計(jì)、陀螺、傾角傳感器、力傳感器、溫度傳感器等7.2機(jī)器人傳感器7.2.3內(nèi)部傳感器內(nèi)用途機(jī)

7.2機(jī)器人傳感器7.2.3內(nèi)部傳感器運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)

位移、速度、加速度等動(dòng)力學(xué)參數(shù)

力、力矩、慣性等7.2機(jī)器人傳感器7.2.3內(nèi)部傳感器運(yùn)動(dòng)學(xué)參

運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)7.2機(jī)器人傳感器7.2.3內(nèi)部傳感器位置、位移

電位計(jì)、編碼器、差動(dòng)變壓器、感應(yīng)同步器、光電式傾角計(jì)等。速度

光電式、霍爾式、電感式等。加速度

相對(duì)式、慣性式。運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)7.2機(jī)器人傳感器7.2.3內(nèi)部傳

動(dòng)力學(xué)參數(shù)7.2機(jī)器人傳感器7.2.3內(nèi)部傳感器力

應(yīng)變式、壓電式差。力矩

動(dòng)力學(xué)參數(shù)7.2機(jī)器人傳感器7.2.3內(nèi)部傳

1.觸覺(jué)傳感器觸覺(jué)傳感器是一種測(cè)量自身敏感面與外界物體作用參數(shù)的裝置。接觸覺(jué)傳感器壓覺(jué)傳感器滑覺(jué)傳感器力覺(jué)傳感器7.2機(jī)器人傳感器7.2.4外部傳感器1.觸覺(jué)傳感器觸覺(jué)傳感器是一種測(cè)量自接觸覺(jué)傳感器用以判斷機(jī)器人是否接觸到外界物體或測(cè)量被接觸物體的特征的傳感器。接觸開(kāi)關(guān)7.2.4外部傳感器1）接觸覺(jué)傳感器接觸覺(jué)傳感器用以判斷機(jī)器人是否接觸到外界物體7.2.4外部傳感器1）接觸覺(jué)傳感器Contactsensors

Contactsensorsareusedtodetectthecontactbetweentwomatingparts.TactilesensorsTactilesensingisdefinedasthecontinuoussensingofvariablecontactforcesoveranareawithinwhichthereisaspatialresolution.

Tactilesensingismorecomplexthantouchsensingwhichusuallyisasimplevectorialforcemeasurementatasinglepoint.Togropeandidentifyobjectshape.7.2.4外部傳感器1）接觸覺(jué)傳感器Contact2)壓覺(jué)傳感器壓覺(jué)傳感器一般位于手指握指面上，用來(lái)檢測(cè)機(jī)器人手指握持面上承受的壓力大小和分布，有助于機(jī)器人對(duì)接觸對(duì)象的幾何形狀和硬度的識(shí)別。高密度分布式壓力傳感器電子皮膚7.2.4外部傳感器2)壓覺(jué)傳感器壓覺(jué)傳感器一般位于手指握機(jī)器人的手爪要抓住屬性未知的物體，必須對(duì)物體作用最佳大小的握持力，以保證握住物體不產(chǎn)生滑動(dòng)，同時(shí)不至于因用力過(guò)大而使物體產(chǎn)生變形而損壞。球形滑覺(jué)傳感器電極電極物體絕緣體軟襯RU7.2.4外部傳感器3）滑覺(jué)傳感器機(jī)器人的手爪要抓住屬性未知的物體，必須對(duì)物體關(guān)節(jié)力覺(jué)傳感器腕部力覺(jué)傳感器指頭力覺(jué)傳感器7.2.4外部傳感器4）力覺(jué)傳感器機(jī)器人力覺(jué)傳感器可分為3類：力覺(jué)傳感用于檢測(cè)和控制機(jī)器人臂、腕和指的力、力矩以及與外界環(huán)境的相互作用力，從而決定機(jī)器人如何運(yùn)行、應(yīng)采取什么姿態(tài)、以及推測(cè)對(duì)象物體的重量等。7.2.4外部傳感器4）力覺(jué)傳感器機(jī)器人力覺(jué)傳感器可7.2.4外部傳感器7.2.4外部傳感器4）力覺(jué)傳感器十字式腕力傳感器結(jié)構(gòu)原理示意圖W1,W2,…,W8為敏感點(diǎn)所產(chǎn)生的力的單元信息按直角坐標(biāo)；Kmn(m=1,2,…,6;n=1,2,…8)結(jié)構(gòu)系數(shù)由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。7.2.4外部傳感器7.2.4外部傳感器4）力7.2.4外部傳感器7.2.4外部傳感器4）力覺(jué)傳感器筒式腕力傳感器結(jié)構(gòu)原理示意圖是結(jié)構(gòu)系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。每個(gè)敏感點(diǎn)被認(rèn)為是力的信息單元，并按坐標(biāo)定為：7.2.4外部傳感器7.2.4外部傳感器4）力右掌1右掌2分布式觸覺(jué)和力覺(jué)傳感器滑覺(jué)傳感器左掌2左掌1力傳感器機(jī)器人手臂中的觸覺(jué)傳感器7.2.4外部傳感器右掌1右掌2分布式觸覺(jué)滑覺(jué)傳感器左掌2左掌1力傳感器

2.接近覺(jué)傳感器(proximitysensors)

接近覺(jué)傳感器用于感知機(jī)器人與環(huán)境物體之間接近程度的儀器，介于觸覺(jué)傳感器和視覺(jué)傳感器之間，不僅可以測(cè)距和定位，而且可以溝通視覺(jué)和觸覺(jué)傳感器的信息。在視覺(jué)系統(tǒng)被擋住而無(wú)法發(fā)揮作用時(shí)，接近覺(jué)傳感器起到視覺(jué)的功能，即判斷對(duì)象的方位、外形。7.2機(jī)器人傳感器2.接近覺(jué)傳感器(proximitysensors電磁式接近覺(jué)傳感器當(dāng)傳感器接近金屬目標(biāo)時(shí)，線圈中將產(chǎn)生電流。7.2.4外部傳感器電磁式接近覺(jué)傳感器當(dāng)傳感器接近金屬目標(biāo)時(shí)，線圈中將產(chǎn)生電流超聲波距離傳感器超聲波TOF測(cè)距原理(TimeOfFlight,時(shí)間行程法)結(jié)構(gòu)7.2.4外部傳感器超聲波距離傳感器用兩只超聲波換能器，一只作為發(fā)射器，另一只作為接收器。超聲波距離傳感器超聲波TOF測(cè)距原理結(jié)構(gòu)7.2.47.2.4外部傳感器Triangulationsensors

Triangulationsensorsmeasurerangebydetectingagivenpointontheobjectsurfacefromtwodifferentpointsofviewata