機(jī)器人傳感器

機(jī)器人傳感器第1頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月目錄第一節(jié)小組討論第二節(jié)機(jī)器人分類及應(yīng)用

1.機(jī)器人的描述

2.機(jī)器人的結(jié)構(gòu)第三節(jié)機(jī)器人傳感器

1.視覺(jué)傳感器的介紹及類型

2.接觸覺(jué)傳感器的類型與應(yīng)用

3.機(jī)器人接近覺(jué)傳感器類型

第2頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月機(jī)器人的描敘機(jī)器人（Robot）是自動(dòng)執(zhí)行工作的機(jī)器裝置。它既可以接受人類指揮，又可以運(yùn)行預(yù)先編排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)。它的任務(wù)是協(xié)助或取代人類工作的工作，例如生產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)，或是危險(xiǎn)的工作第4頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月機(jī)器人的結(jié)構(gòu)組成機(jī)器人一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置、檢測(cè)裝置和控制系統(tǒng)和復(fù)雜機(jī)械等組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)就是機(jī)器人的本體。驅(qū)動(dòng)裝置是驅(qū)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，按照控制系統(tǒng)發(fā)出的指令信號(hào)，借助于動(dòng)力元件使機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)作。檢測(cè)裝置的作用是實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)及工作情況，根據(jù)需要反饋給控制系統(tǒng)，與設(shè)定信息進(jìn)行比較后，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，以保證機(jī)器人的動(dòng)作符合預(yù)定的要求。第5頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

機(jī)器人按時(shí)間的分類：第一代機(jī)器人是20世紀(jì)七十年代，由固定的、非程序控制的、無(wú)感應(yīng)器的機(jī)電設(shè)備構(gòu)成。第6頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二代機(jī)器人誕生于20世紀(jì)80年代，內(nèi)置了感應(yīng)器和可編程控制器。它們對(duì)外界環(huán)境有感應(yīng)，具有聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、視覺(jué)等功能。排爆機(jī)器人第7頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三代機(jī)器人囊括自20世紀(jì)90年代到迄今為止發(fā)明的所有機(jī)器人。由復(fù)雜程序設(shè)計(jì)研發(fā)有音識(shí)別和語(yǔ)音合成及其它一些高級(jí)功能。不僅有感覺(jué)能力還有獨(dú)立判斷和行動(dòng)的能力，并有記憶能力，推理決策的能力。第8頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第四代機(jī)器人目前還在研發(fā)階段，預(yù)計(jì)具備人工智能、自我復(fù)制、自動(dòng)組裝和納米尺寸等特點(diǎn)。第9頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月按機(jī)器人用途分為兩種：

軍用機(jī)器人

第10頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月民用機(jī)器人第11頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月機(jī)器人主要的傳感器

視覺(jué)傳感器是辨識(shí)圖像獲取、圖像處理和圖像理解過(guò)程。力覺(jué)機(jī)器人力傳感器就安裝部位來(lái)講，可以分為關(guān)節(jié)力傳感器、腕力傳感器和指力傳感器。觸覺(jué)觸覺(jué)能感知目標(biāo)物體的表面性能和物理特性：柔軟性、硬度、彈性、粗糙度和導(dǎo)熱性等。接近覺(jué)使機(jī)器人在移動(dòng)或操作過(guò)程中獲知目標(biāo)（障礙）物的接近程度，移動(dòng)機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)避障，聽(tīng)覺(jué)是特定人的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)和非特定人的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)第12頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)檢測(cè)對(duì)象機(jī)器人傳感器的分類：內(nèi)部信息傳感器

用于檢測(cè)機(jī)器人各部分的內(nèi)部狀況，如各關(guān)節(jié)的位置、速度、加速度等，并將所測(cè)得的信息作為反饋信號(hào)送至控制器，形成閉環(huán)控制。外部信息傳感器

用于獲取有關(guān)機(jī)器人的作業(yè)對(duì)象及外界環(huán)境等方面的信息，是機(jī)器人與周圍交互工作的信息通道。是用來(lái)執(zhí)行視覺(jué)、接近覺(jué)，嗅覺(jué)，聽(tīng)覺(jué)等傳感器。第13頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月內(nèi)部傳感器功能分類

（1）位置、角度測(cè)量—————————線位移和角位移的傳感器（2）速度、角速度測(cè)量—————————速度、角速度傳感器（4）加速度測(cè)量————————————加速度傳感器1）應(yīng)變片加速度傳感器 2）伺服加速度傳感器 3）壓電感應(yīng)加速度傳感器第14頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月傳感器壓電式加速度傳感器角速度傳感器第15頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月機(jī)器人傳感器按功能分類類別檢測(cè)內(nèi)容應(yīng)用目的傳感器件

明暗覺(jué)是否有光，亮度多少判斷有無(wú)對(duì)象，并得到定量結(jié)果

光敏管、光電斷續(xù)器色覺(jué)對(duì)象的色彩及濃度

利用顏色識(shí)別對(duì)象的場(chǎng)合

彩色攝像機(jī)、濾波器、彩色CCD位置覺(jué)物體的位置、角度、距離物體空間位置、判斷物體移動(dòng)

光敏陣列、CCD等

形狀覺(jué)物體的外形

提取物體輪廓及固有特征，識(shí)別物體

光敏陣列、CCD等

接觸覺(jué)

與對(duì)象是否接觸，接觸的位置確定對(duì)象位置，識(shí)別對(duì)象形態(tài)，控制速度，安全保障，異常停止，尋徑

光電傳感器、微動(dòng)開(kāi)關(guān)、薄膜特點(diǎn)、壓敏高分子材料第16頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月壓覺(jué)對(duì)物體的壓力、握力、壓力分布控制握力，識(shí)別握持物，測(cè)量物體彈性壓電元件、導(dǎo)電橡膠、壓敏高分子材料力覺(jué)

機(jī)器人有關(guān)部件（如手指）所受外力及轉(zhuǎn)矩控制手腕移動(dòng)，伺服控制，正解完成作業(yè)

應(yīng)變片、導(dǎo)電橡膠接近覺(jué)

對(duì)象物是否接近，接近距離，對(duì)象面的傾斜控制位置，尋徑，安全保障，異常停止

光傳感器、氣壓傳感器、超聲波傳感器、電渦流傳感器、霍爾傳感器

滑覺(jué)垂直握持面方向物體的位移，重力引起的變形修正握力，防止打滑，判斷物體重量及表面狀態(tài)球形接點(diǎn)式、光電旋轉(zhuǎn)傳感器、角編碼器、振動(dòng)檢測(cè)器第17頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月視覺(jué)傳感器視覺(jué)傳感器是整個(gè)機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)信息的直接來(lái)源，主要由一個(gè)或者兩個(gè)圖形傳感器組成，有時(shí)還要配以光投射器及其他輔助設(shè)備。視覺(jué)傳感器的主要功能是獲取足夠的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)要處理的最原始圖像。圖像傳感器可以使用激光掃描器、線陣和面陣CCD攝像機(jī)或者TV攝像機(jī)，也可以是最新出現(xiàn)的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等第18頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月視覺(jué)傳感器光敏電阻：光敏電阻是一種隨著照射在上面的可見(jiàn)光強(qiáng)度變化而阻值發(fā)生變化的電阻，可以根據(jù)其阻值的變化判斷出光強(qiáng)。優(yōu)點(diǎn)：成本低廉可靠性好測(cè)量準(zhǔn)確第19頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月視覺(jué)傳感器的應(yīng)用第20頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月機(jī)器人的觸覺(jué)傳感器

機(jī)器人觸覺(jué)主要分為：接觸覺(jué)、壓覺(jué)、滑覺(jué)、力覺(jué)四種感應(yīng)器。第21頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月接觸覺(jué)傳感器接觸覺(jué)是通過(guò)與對(duì)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(jué)傳感器陣列，它柔軟易于變形，可增大接觸面積，并且有一定的強(qiáng)度，便于抓握。接觸覺(jué)傳感器可檢測(cè)機(jī)器人是否接觸目標(biāo)或環(huán)境，用于尋找物體或感知碰撞。第22頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月接觸覺(jué)傳感器

用來(lái)判斷機(jī)器人是否接觸物體的測(cè)量傳感器，可以感知機(jī)器人與周圍障礙物的接近程度。接近覺(jué)傳感器可以使機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)中接觸到障礙物時(shí)向控制器發(fā)出信號(hào)。觸覺(jué)可以分為激光式、超聲波式、紅外線式等幾種。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)接近覺(jué)傳感器的研究，主要有氣壓式、超導(dǎo)式、磁感式、電容式、光電式五種工作類型第23頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月觸覺(jué)傳感器最經(jīng)濟(jì)適用的形式是各種微動(dòng)開(kāi)關(guān)微動(dòng)開(kāi)關(guān)由滑柱、彈簧、基板和引線構(gòu)成優(yōu)點(diǎn)：性能可靠、成本低、使用方便除微動(dòng)開(kāi)關(guān)外，接觸覺(jué)傳感器還采用碳素纖維及聚氨基甲酸酯為基本材料構(gòu)成覺(jué)傳感器第24頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月壓覺(jué)傳感器壓覺(jué)傳感器即是壓力傳感器，它安裝在機(jī)器人的手指上，用來(lái)感應(yīng)被借物體壓力的一種傳感器。目前有兩種材料的壓力傳感器。一是碳素纖維的傳感器和導(dǎo)電硅橡膠傳感器。優(yōu)點(diǎn)：碳素纖維有重量小、絲細(xì)、機(jī)械強(qiáng)度高等特點(diǎn)。導(dǎo)電硅橡膠柔性好、有利于機(jī)械手抓握。缺點(diǎn)：靈敏度低、機(jī)械滯后性大第25頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月常見(jiàn)的壓力傳感器承重的壓力傳感器機(jī)器人手臂供水壓力傳感器第26頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月滑覺(jué)傳感器

它是用來(lái)檢測(cè)機(jī)器人與抓握對(duì)象間滑移程度的傳感器。它能檢測(cè)滑動(dòng)的大小和方向。

滑覺(jué)傳感器主要有電容式、壓阻式、磁敏式、光纖式和壓電式等類型。優(yōu)點(diǎn)：光纖傳感器具有體積小、不受電磁干擾、本質(zhì)上防燃防爆等優(yōu)點(diǎn)，因而在機(jī)械手作業(yè)過(guò)程中，可靠性較高。光電式機(jī)器人傳感器第27頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月傳感器的結(jié)構(gòu)光纖滑覺(jué)傳感器機(jī)構(gòu)圖第28頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月常用的滑覺(jué)傳感器電容式滑覺(jué)傳感器磁敏轉(zhuǎn)速滑覺(jué)傳感器光纖傳感器第29頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月力覺(jué)傳感器用來(lái)檢測(cè)機(jī)器人自身力與外部環(huán)境力之間相互作用力的傳感器。力覺(jué)傳感器經(jīng)常裝于機(jī)器人關(guān)節(jié)處，通過(guò)檢測(cè)彈性體變形來(lái)間接測(cè)量所受力。安裝于機(jī)器人腕關(guān)節(jié)處被稱為腕力覺(jué)傳感器。腕力覺(jué)傳感器大部分采用應(yīng)變電測(cè)原理