机器人技术第五章-机器人的感觉

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1、机器人的感觉5.1传感器的种类5.2触觉信息的获取5.3视觉信息的获取5.4距离信息的获取机器人的感觉5.1传感器的种类1.传感器的分类内部传感器：检测机器人本身状态（手臂间角度等）的传感器。外部传感器：检测机器人所处环境（是什么物体，离物体的距离有多远等）及状况（抓取的物体滑落等）的传感器。外部传感器分为末端执行器传感器和环境传感器。末端执行器传感器：主要装在作为末端执行器的手上，检测处理精巧作业的感觉信息。相当于触觉。环境传感器：用于识别物体和检测物体与机器人的距离。相当于视觉。机器人的感觉5.1传感器的种类2.内部状态的感觉（1）位置和角度传感

2、器典型的传感器是电位计。检测的是以电阻中心为基准位置的移动距离。E：输入电压L：最大移动距离触头x：向左端移动的距离e：电阻右侧的输出电压5.1传感器的种类2.内部状态的感觉（1）位置和角度传感器另有光电传感器。机器人的感觉5.1传感器的种类2.内部状态的感觉(2)角度传感器：回转式编码器。机器人的感觉机器人的感觉5.1传感器的种类3.外部状况的感觉（1）物体识别传感器典型的是视觉传感器。如摄像机。视觉是利用光（机器人可用红外线等）的非接触方式。触觉也能识别物体。机器人可以用触觉传感器来实现这种机能。机器人的感觉5.1传感器的种类3.外部状况的感觉（

3、2）物体探测传感器视觉传感器是一种识别物体而且知道其存在的传感器。例如光电开关。视觉传感器、光电开关和超声波传感器，即使物体较远也能探测其存在。机器人的感觉5.1传感器的种类3.外部状况的感觉（3）极近物体探测传感器探测非常近的物体存在的传感器称为接近传感器。机器人的感觉5.1传感器的种类3.外部状况的感觉（4）距离传感器摄像机做距离传感器。具体留待5.4节介绍。超声波做距离传感器。可用于鱼群探测、金属内部探伤等方面。机器人的感觉5.1传感器的种类3.外部状况的感觉（5）力觉传感器力觉传感器是检测力和力矩的施加地点大小方向三个量的传感器。力的检测主要

4、是用电阻应变片（参看5.2节）。机器人的感觉5.1传感器的种类3.外部状况的感觉（6）其他传感器利用声波：语音识别传感器。分析振动声音探测机械故障的点传感器。热传感器：点检传感器。通过分析敲打的声音测定果品成熟程度的传感器。根据近红外线的糖度吸收程度测定水果甜度的传感器机器人的感觉5.2触觉信息的获取1.接触觉传感器接触觉传感器：探测是否接触到物体，传感器接受由于接触产生的柔量。微动开关：按下开关就能进入电信号的简单机构。猫胡须传感器：如图a,b机器人的感觉5.2触觉信息的获取2.压觉传感器压觉传感器：检测物体同手爪间产生的压力和力以及其分布情况。利

5、用压电元件或弹簧。如图是使用弹簧的平面传感器。机器人的感觉5.2触觉信息的获取3.滑觉传感器滑觉传感器：检测垂直加压力方向的力和位移。机器人的感觉5.2触觉信息的获取4.力觉传感器力觉传感器主要利用电阻应变片。原理：金属丝拉伸时电阻变大。机器人的感觉5.2触觉信息的获取图中电压与电流关系：则：所以：机器人的感觉5.3视觉信息的获取1.PSD（positionsensitivedevice）传感器PSD传感器：当光束照射到1维的线和2维的平面时，检测光照射的位置。L：电极1与电极2的距离。I1：流过电极1的电流。I2：流过电极2的电流。X：光照射点与电

6、极1的距离。机器人的感觉5.3视觉信息的获取2.视觉传感器机器人通过摄像机以图像的形式获得环境的信息。（1）CCD(chargecoupleddevice)传感器。CCD是一个在数毫米的方形芯片上2维配置大量的光电转换的元件的器件。机器人就是利用CCD来获得图像信息的。对CCD平面进行2维扫描，把表示采样点灰度的电压值量化，并实行二值化处理。用函数f(I,j)来描述。对于彩色需用三个函数描述(R(I,j),B(I,j),G(I,j))描述。对于高清晰度图像，可以用线性传感器输入，其原理和复印机一样，敏感元件按线性布局。机器人的感觉5.3视觉信息的获取

7、2.视觉传感器（2）图像的投影。O：原点，透镜中心。Z轴：光轴，摄像机的前方。xy轴：组成图像面。P点：物体上一点。p点：P在图像面上的投影。机器人的感觉5.3视觉信息的获取3.形状传感器（1）对于不透明的物体用CCD相机拍摄透射光可得到物体的轮廓图像。（2）若形状有特征，可用轮廓识别物体。对于一般的图像输入系统可以利用一个阀值进行二值化处理得到轮廓.例：由手印鉴别每个人。由形状识别机械零件。机器人的感觉5.3视觉信息的获取4.光切断传感器将通过狭缝照射的面状光投射到物体上，再检测反射光。α:狭缝光源的俯角。2d:投射在物体上的两直线光源间的距离。L

8、WH:分别是物体的长宽高。机器人的感觉5.3视觉信息的获取θ：物体与传送带所成的角度。W：物体上照射线的长度