机器人传感器ppt课件.ppt

《机器人传感器ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机器人传感器ppt课件.ppt（30页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、18:29,机器人传感器,18:29,目录,概述触觉传感器接近觉传感器视觉传感器听觉、嗅觉、味觉及其他传感器小结,18:29,概 述,机器人与传感器机器人传感器分类,18:29,机器人与传感器,机器人及机器人传感器的定义机器人的发展历史,18:29,机器人及机器人传感器的定义,机器人：可以被定义为计算机控制的能模拟人的感觉、手工操纵的和具有有自动行走能力的而又足以完成有效工作的装置。机器人传感器：可以被定义为一种能把机器人目标物特性(或参量)变换为电量输出的过程。机器人通过传感器实现类似于人类的知觉作用。,18:29,机器人的发展历史,第一代机器人（机械手），特点：它虽配有电子存储装置，能记忆

2、重复动作，然而因未采用传感器，所以没有适应外界环境变化的能力。,第二代机器人，特点：已初步具有感觉相反馈控制的能力，能进行识别、选取相判断这是由于采用了传感器，使机器人具有了初步的智能。因而传感器的采用与否已成为衡量第代机器人的重要特征。,第三代机器人为高一级的智能机器人，“电脑化”是这代机器人的重要标志。,18:29,机器人传感器的分类,机器人传感器可分为内部检测传感器及外界检测传感器两大类。内部检测传感器是以机器人本身的坐标轴来确定其位置，是安装在机器人自身中用来感知它自己的状态，以调整并控制机器人的行动。它通常由位置、加速度、速度及压力传感器组成。外界检测传感器用于机器人对周围环境、日标

3、构的状态持征获取信息使机器人-环境能发生交互作用，从而使机器人对环境有自校正和自适应能力。外界检测传感器通常包括触觉、接近觉、视觉、听觉、嗅觉、味觉等传感器。,18:29,18:29,触觉传感器,人的触觉是人类感觉的一种。它通常包括热觉、冷觉、痛觉、触压觉和力觉等。机器人触觉实际是人的触觉的某些模仿。它是有关机器人和对象物之间直接接触的感觉。包含的内容较多。通常指以下几种：触觉。手指与被测物是否接触接触图形的检测。压觉。垂直于机器人和对象物接触面上的力感觉。力觉。机器人动作时各自由度的力感觉。滑觉。物体向着垂直于手指把桅面的方向滑动或变形。若没有触觉，就不能完好平稳地抓住纸做的杯子，也不能握住

4、工具;,18:29,机器人触觉的功能,主要有两方面：1检测功能对操作物进行物理性质检测如光滑性、硬度等。其目的是：感知危险状态实施自身保护，灵活地控刷手爪及关节以操作对象物；使操作具有适应性和顺从性。2识别功能识别对象物的形状(如识别接触到的表面形状)。,18:29,触觉,18:29,举例：触觉传感器(a),结构：平板上安装着多点通、断传感器附着板的装置原理：平常为通态，当与物体接触时，弹簧收缩，上、下板间电流断开。它的功能相当于一开关，即输出0和1两种信号。可用于控制机械手的运动方向和范围、躲避障碍物等。,1.导电橡胶；2.金属；12.衬底；13.引线,18:29,人工皮肤触觉传感器的研究重

5、点,选择更为合适的敏感材料，现有的材料主要有导电橡胶、压电材料、光纤等；将集成电路工艺应用到传感器的设计和制造中，使传感器和处理电路一体化，得到大规模或超大规模阵列式触觉传感器。,PVF2阵列式触觉传感器,18:29,触觉传感器的工作重点,触觉传感器的工作重点集中在阵列式触觉传感器信号的处理上，目的是辨识接触物体的形状。这种信号的处理涉及到信号处理、图像处理、计算机图形学、人工智能、模式识别等学科，是一门比较复杂、比较困难的技术，还很不成熟，有等于进一步研究和发展。,18:29,压觉,压觉的概念压觉传感器原理,18:29,压觉的概念,压觉指的是对于手指给予被测物的力，或者加在手指上的外力的感觉

6、。它用于握力控制与手的支撑力的检测。目前的压觉传感器主要是分布式压觉传感器，即通过把分散敏感元件排列成矩阵式格子来设计的。导电橡胶、感应高分子、应变计、光电器件和霍尔元件常被用敏感元件阵列单元。,18:29,压觉传感器原理,这种传感器是对小型线性调整器的改进。在调整器的轴上安装了线性弹簧。一个传感器有l0mm的有效行程。在此范围内，将力的变化转换为遵从虎克定律的长度位移，以便进行俭测。在一侧手指上，每个6mm8mm的面积分布一个传感器来计算，共排列了28个(四行七排)传感器。左右两侧总共有56个传感器输出。用四路A/D转换器，高速多路调制器对这些输出进行转换后进入计算机。a为手指抓住物体的状态

7、；b为手指从a状态稍微握紧的状态。,18:29,力觉,力觉传感器的作用关节力传感器腕力传感器基座力传感器,18:29,力觉传感器的作用,感知是否夹起了工件或是否夹持在正确部位；控制装配、打磨、研磨抛光的质量；装配中提供信息、以产生后续的修正补偿运动来保证装配质量和速度防止碰撞、卡死和损坏机件。,18:29,关节力传感器,18:29,腕力传感器,18:29,基座力传感器,18:29,用簧片固定在手指主体上作为检测体的滚轴。滚轴内有30条狭缝的圆扳与光学传感路。有滚动发生时，狭缝圆片切断光路，产生对应于滑动位移的电压(脉冲信号)。,滑觉,18:29,球形滑觉传感器,传感器如同棋盘一样，相间地用绝缘

8、材料盖住小导电球。无论滑动方向如何，只要球转动传感器就会产生脉冲输出。,18:29,接近觉传感器,接近觉传感器：是指机器入能感知几毫米至几十厘米内对象物或障碍物的距离、对象物的表面性质等的传感器。其目的是在接触对象前得到必要的信息，以便后续动作。这种感觉是非接触。实质上可以认为是介于触觉与视觉之间的感觉。接近觉传感器有电磁式、光电式、电容式、气动式、超声波式、红外式等类型。,18:29,电磁式,高频传号is施加于邻近金属一侧的电感线L上；L产生的高频电磁场作用于金属板的表面。由于趋肤效应，高频电磁场不能透过具有一定厚度的金属板，而仅作用于表面薄层内。而金属板表面感应的涡流严生的电磁场又反作用于

9、线圈L上，改变了电感的大小磁场强度的变比也可用另组检测线圈来检测)。从而感知传感器与被接近物体的距离大小。,18:29,电容式,传感器本体由两个极板1，2构成。极板1由固定频率的正弦波电压激励，2接电荷放大器。0为被接近物。在传感器两极板与被接近物三者间形成一交变电场。当0接近1，2时，1，2之间的电场受到了影响，也可以认为0阻断了1、2间连续电力线。电场的变化引起1、2间电容C12的变化。由于电压幅值恒定，所以电容的变化又反映为极板2上电荷的变化,18:29,视觉传感器,三维实物(立体),三维图像(平面),景像描述,传感器,图像处理,18:29,听觉、嗅觉、味觉及其他传感器,听觉:具有接近人耳的功能还相差很远；嗅觉：主要检测空气中的化学成分、浓度、等功能，主要采用气体传感器及射线传感器等。味觉：对液体进行化学成分的分析。衫的味觉方法有pH计、化学分析器等。其他传感器：如纯工程学的传感器，象磁传感器、安全用传感器和电波传感器等,18:29,小结,概念:机器人传感器问题1:简要说明机器人传感器研究历史,