机器人传感器教学课件ppt

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1、1.机器人传感器（1）传感器的定义：传感器是一种以一定的精度和规律把规定的被测量转换为与之有确定关系的、便于应用的某种物理量的器件或装置。对于机器人来说，无论是同外部环境进行交互，还是感知自身的姿态，都需要通过传感器来或取相应的信息。通过传感器提供的信息，机器人不仅可以对自身的姿态、速度加速度等进行控制，而且可以进行任务规划、路径规划以完成既定的工作任务和工作目标。机器人视觉机器人触觉机器人力觉1.机器人传感器（2）机器人传感器的分类：a.内部传感器:主要感知与机器人自身参数相关的内部信息，如位移、速度、加速度等。

2、主要有位置传感器、速度和加速度传感器、陀螺等。b.外部传感器:主要感知本体以外的外界物理信息，如障碍物的位置、形状、颜色、距离、接触受力等。主要包括视觉传感器、听觉传感器、触觉传感器、力觉传感器、滑觉传感器、陀螺传感器、接近觉传感器、距离传感器、嗅觉传感器、味觉传感器以及生物传感器。1.机器人传感器（3）机器人视觉传感器原理：视觉传感器主要采用模拟摄像机或数码摄像机获取来环境图像信息。对摄像机获取的二维图像进行数字化后就可利用计算机感知机器人所处的三维环境。应用：通过对视觉传感器获取的图像信息进行处理，可以感知环境

3、中物体的轮廓、形状、颜色、还可以实现运动检测、深度测量、相对定位、导航、环境或特定物体的三维建模等。分类：光导管摄像机、数码摄像机。1.机器人传感器（3）机器人视觉传感器：1，日本东北大学大学院工学研究科生物机器人专业教授小柳光正与准教授田中彻的研究小组，正在研究模拟生物眼睛的视觉传感器，即人工视网膜芯片。其目标是用几十mW的极低功率实现相当于1万fps的超高速影响。2，日本广岛大学石井教授与东京大学石川正俊教授所领导的研究小组用现有技术开发阶段性执行的图像数据处理系统。具有高精度且超高帧速率，而且可以实时，处理信

4、息。3，美国加州大学研制了一款具有“透视眼”功能的机器人，可以观察发现墙壁内部的物体。该技术可用于寻找困陷在建筑物中的伤员，挥着监控家中的老人。1.机器人传感器（4）机器人听觉传感器：原理：声音识别是人工智能的重要研究课题，也是智能机器人的重要研究内容。机器人听觉传感器可以感知环境中的声音、超声波、次声波等信息。应用：机器人对声波信号的识别可以用于防治次声污染、人机语音交互、自然灾害预测等多个领域。分类：无噪声电声传感器、驻极体电容式传声器、动圈式传声器、带式传声器、光纤型声音传感器。1.机器人传感器（4）机器人听

5、觉传感器：1，将识别对象的声音从周围杂音中分离出来的音源分离技术，是听觉传感器得以普及的关键。2，京都大学教授奥乃博所领导研究小组建立了音源分离技术体系，同时也领导着各领域的实际开发，改下组以开发了可以分离、识别多人同时发出的声音技术。3，除了语音分离技术之外，在该领域较为重要的技术开发有两个方向，一个是从语音当中提取说话人的情感及周边环境信息的技术，另一个是直接提取说话人当时的真实环境下的声音，包括由于说话人所在位置周围的建筑物所引起的声音微妙变化等。虽然提取的是真实环境的声音，但输出时可自由输出。1.机器人传感

6、器（5）机器人触觉传感器：原理：触觉传感器是当机器人与环境中物体接触时给出接触信号，通过对触觉的感知机器人可以确认是否与环境中的物体接触，了解所接触物体的形状和硬度等信息。应用：简单的接触传感器可以使机器人对碰撞、接触等作出反应，复杂的触觉传感器使机器人不仅了解是否与物体接触、而且可以获取接触力的大小。分类：简单的接触传感器、电阻式接触传感器、电容式触觉传感器、电化学触觉传感器、光学触觉传感器。1.机器人传感器（5）机器人触觉传感器：1，触觉传感器十年前已开始实用化，而且具有非常高的性能，业界正在进行以下三大方面的

7、新技术开发：大面积化。使用场所及应用的多样化；研发类似人类皮肤的触觉传感，不仅检测位置，还要同时检测力度、压力、温度、表面凸凹、有无摩擦等；利用CMOS等工艺进行集成。2，美国麻省理工学院视觉科学学科联合波士顿东北大学研究团队成功研制了一种触觉传感器GelSight，比人类手指更加灵活敏感。GelSight不是以机器来辨识触觉，而是以3D视觉实时定位物体的方位，以实现对物体的识别和传感。其最大特征在于，最快的辨识物体的视觉信号，并马上将其转化为触觉信号。1.机器人传感器（6）机器人力觉传感器：原理：力觉传感器经常装

8、于机器人关节处，通过检测弹性体变形来间接测量所受力。装于机器人关节处的力觉传感器常以固定的三坐标形式出现，有利于满足控制系统的要求。目前出现的六维力觉传感器可实现全力信息的测量，因其主要安装于腕关节处被称为腕力觉传感器。应用：力觉传感器可用来检测机器人自身关节力和机器人与外部环境物体之间相互作用力。分类：,关节力传感器、腕力传感器、指力传感器。1.机器人传感