1、,第6章 機器人傳感器,機器人技術公共選修課,唐志勇,機器人傳感器,機器人技術公共選修課,1 概述,機器人技術公共選修課,1.1 機器人需要的感覺能力 1.2 機器人傳感器的選擇 1.3 機器人傳感器的分類,2020/7/28,3,1.1 機器人需要的感覺能力,機器人技術公共選修課,能感受規(guī)定的被測量，并按照一定的規(guī)律轉換成可用輸出信號的裝置,2020/7/28,4,1.1 機器人需要的感覺能力,機器人技術公共選修課,2020/7/28,5,1.2 機器人傳感器的選擇,機器人技術公共選修課,給機器人裝備什么樣的傳感器，對這些傳感器有什么要求，這是設計機器人感覺系統時遇到的首要問題。選擇機器人傳

2、感器應當完全取決于機器人的工作需要和應用特點。,2020/7/28,6,1.2 機器人傳感器的選擇,機器人技術公共選修課,傳感器性能參數,線性度,重復性,靈敏度,分辨率,精度,不確定度,2020/7/28,7,1.3 機器人傳感器的分類,機器人技術公共選修課,注意兩點： 1 內傳感器通常用于機器人的底層控制，外傳感器通常用于機器人上層規(guī)劃； 2 某些傳感器既可以是內傳感器，又可以作外傳感器,2020/7/28,8,2 內傳感器,機器人技術公共選修課,2020/7/28,9,2.1 特定位置、角度傳感器,機器人技術公共選修課,2020/7/28,10,2.2 任意位置、角度傳感器,機器人技術公共

3、選修課,旋轉式電位計 精度高，壽命不長可靠性低,非接觸式電位計 精度高，壽命長 有溫漂，需后端補償,磁阻元件,2020/7/28,11,2.2 任意位置、角度傳感器,機器人技術公共選修課,高精度，非接觸，長壽命，需溫漂補償,差動變壓器原理,差動變壓器輸出特性,2020/7/28,12,2.2 任意位置、角度傳感器,機器人技術公共選修課,旋轉變壓器原理,2020/7/28,13,2.2 任意位置、角度傳感器,機器人技術公共選修課,旋轉變壓器結構,2020/7/28,14,2.2 任意位置、角度傳感器,機器人技術公共選修課,編碼器,2020/7/28,15,2.2 任意位置、角度傳感器,機器人技術

4、公共選修課,光電編碼器工作原理,2020/7/28,16,2.2 任意位置、角度傳感器,機器人技術公共選修課,霍爾效應，是指磁場作用于載流金屬導體、半導體中的載流子時，產生橫向電位差的物理現象。,2020/7/28,17,磁式脈沖發(fā)生器,2.2 任意位置、角度傳感器,機器人技術公共選修課,2020/7/28,18,磁阻式編碼器,2.3 速度、角速度傳感器,機器人技術公共選修課,直流測速發(fā)電機結構,2020/7/28,19,2.3 速度、角速度傳感器,機器人技術公共選修課,交流測速發(fā)電機原理,轉子靜止時,轉子旋轉時,2020/7/28,20,2.4 加速度傳感器,機器人技術公共選修課,應變片式的

5、加速度傳感器 靈敏度較高，有溫漂，需補償,加速度計：,2020/7/28,21,2.4 加速度傳感器,機器人技術公共選修課,利用壓電元件實現的加速度傳感器,2020/7/28,22,2.5 傾斜角傳感器,機器人技術公共選修課,液體式傾斜角傳感器 分辨率可達到0.001度 測量范圍在20度左右,傾斜角測量（液體式、垂直振子式、陀螺式）,2020/7/28,23,2.5 傾斜角傳感器,機器人技術公共選修課,依靠中央電極與兩端電極間的變化來測量傾角，精度可達0.01，但穩(wěn)定性不好,電解液式傾角傳感器,2020/7/28,24,2.5 傾斜角傳感器,機器人技術公共選修課,垂直振子式的傾斜傳感器，測量范

6、圍受筒壁限制,2020/7/28,25,2.6 方位角傳感器,機器人技術公共選修課,單軸機械陀螺,2020/7/28,26,精度0. 1度,2.6 方位角傳感器,機器人技術公共選修課,氣體速率陀螺,2020/7/28,27,利用氣流隨密封腔運動而發(fā)生偏轉的原理制成,2.6 方位角傳感器,機器人技術公共選修課,2020/7/28,28,利用sagnac原理:光線在不同的運動體內的時間效應不同,光學陀螺,2.6 方位角傳感器,機器人技術公共選修課,2020/7/28,29,地磁傳感器,常用于移動機器人的定位,3 外傳感器,機器人技術公共選修課,2020/7/28,30,3.1 視覺傳感器,機器人技

7、術公共選修課,CCD圖像傳感器原理,2020/7/28,31,3.1 視覺傳感器,機器人技術公共選修課,雙眼、單眼視覺,2020/7/28,32,3.2 接觸覺傳感器,機器人技術公共選修課,2020/7/28,33,3.2 接觸覺傳感器,機器人技術公共選修課,2020/7/28,34,分布式觸覺傳感器,3.2 接觸覺傳感器,機器人技術公共選修課,2020/7/28,35,多維觸覺傳感器,傳感器單元結構,傳感器整體結構,3.3 壓覺傳感器,機器人技術公共選修課,2020/7/28,36,3.3 壓覺傳感器,機器人技術公共選修課,2020/7/28,37,應變片式壓覺傳感器,導電橡膠制成的壓覺傳感

8、器,3.4 滑覺傳感器,機器人技術公共選修課,2020/7/28,38,分布式壓覺覺傳感器,3.3 壓覺傳感器,機器人技術公共選修課,2020/7/28,39,導電橡膠分布式壓覺覺傳感器,3.4 滑覺傳感器,機器人技術公共選修課,2020/7/28,40,3.4 滑覺傳感器,機器人技術公共選修課,2020/7/28,41,3.5 力覺傳感器,機器人技術公共選修課,2020/7/28,42,六維力覺傳感器：,組成：兩個法蘭A、B；承載結構體K,K的特征：,沒有能產生摩擦的滑動部分，沒有松動，不造成遲滯現象； 形變應力不超過材料的完全彈性范圍； 對負載保持結構穩(wěn)定。,3.5 力覺傳感器,機器人技術公共選修課,2020/7/28,43,3.6 接近覺傳感器,機器人技術公共選修課,1.接觸式,2020/7/28,44,3.6 接近覺傳感器,機器人技術公共選修課,2.電容式,2020/7/28,45,根據電容值的變化檢測出電極和導體或電介質物體間的距離。,3.6 接近覺傳感器,機器人技術公共選修課,3.電磁式,2020/7/28,46,3.6 接近覺傳感器,機器人技術公共選修課,4.STM（掃描式隧道顯微鏡）式,2020/7/28,47,原理： 當非常尖銳的金屬片和試料表面接近到相互的電子云重合的程度時