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1、第39卷第6期上海交通大学学报Vol.39No.62005年6月JOURNALOFSHANGHAIJIAOTONGUNIVERSITYJun.2005文章编号:100622467(2005)0620923205基于红外传感器的新型机器人敏感皮肤王树国, 曹政才, 付宜利, 靳 保(哈尔滨工业大学机器人研究所,哈尔滨150001)摘 要:阐述了基于红外传感器机器人敏感皮肤的设计方法.为快速准确地采集大量的传感器数据,系统采用数字信号处理器(DSP)作为主处理芯片,外围电路由复杂可编程逻辑器件(CPLD)实现,多路高速数据采集使用并行方式处理.应用光强法测量敏感皮肤与障碍物间的距离
2、.实验结果表明:该敏感皮肤提高了机器人对未知环境的感知能力,解决了机器人实时避障的首要问题.关键词:红外传感器;机器人;敏感皮肤;光强法;测距中图分类号:TP24文献标识码:AResearchontheNewRoboticsSensitiveSkinBasedonInfraredSensorWANGShu2guo,CAOZheng2cai,FUYi2li,JINBao(RoboticsInst.,HarbinInst.ofTechnology,Harbin150001,China)Abstract:Thispaperdiscussedthedesignmethodofrobot
3、icssensitiveskinbasedoninfraredsensor.Inordertocollectthemassdataofsensorsproperly,DSPchipisusedasthemainCPUinthesystem,circuitsarerealizedbyCPLDandparallelportscollectmultiplehigh2speeddata.Thelightintensitymethodisadoptedtomeasurethedistancebetweensensitiveskinandobstacle.Theexperimentalre
4、sultshowsthatthesensitiveskincanimproveresponsiveabilityofrobotandresolvethepriorproblemofreal2timeobstacleavoidance.Keywords:infraredsensor;robots;sensitiveskin;lightintensitymethod;measuredistance 目前,机器人的研究正朝着精密、特种、自主及扰能力强,可以为多关节机器人实时避障提供所需智能化等方向发展.机器人智能化需要获取自身及要的环境中障碍物存在和距离长度信息.周围环境的大量信息
5、,并根据这些信息采取相应的1 敏感皮肤的设计决策,这是机器人在未知或时变环境下自主工作所[1,2]必须解决的问题.机器人敏感皮肤的研究正是在敏感皮肤指的是大面积、灵活、带有数据处理能这种需求下发展起来的,它可以极大地改善机器人力的微型传感器阵列,可以覆盖在机器人表面,依赖的环境感知能力,提高其自主工作能力.于皮肤上的传感器和控制电路来感知外部环境.它本文主要介绍了一种机器人敏感皮肤,该皮肤主要由覆层材料、传感器和控制电路三部分组成.依赖于红外传感器和控制电路来感知外部环境.实1.1 覆层材料验结果表明:该敏感皮肤结构简单,灵敏度高,抗干选用覆层材料为聚酰亚胺(Kapton)覆铜
6、箔,此收稿日期:2004205229基金项目:国家自然科学基金资助项目(50105002)和哈尔滨工业大学基金资助项目(HIT.2001.14)作者简介:王树国(19582),男,河北省献县人,教授,博士生导师,主要从事机器人机构学、机器人动力学控制与仿真研究.电话:0451286414432.924上 海 交 通 大 学 学 报第39卷 材料是一种高温绝缘材料,具有极高的熔点,同时还测距时(小于30cm左右)存在测量盲区;③探测波[3]具有极高的电阻率和介电击穿强度,良好的化学稳束角过大、方向性差和分辨率低.定性.该基材应用标准印刷电路板的蚀刻和钻孔技红外传感器是一种比较有效
7、的接近觉传感器,术做成柔性电路板,用来固定传感器、控制电路器件传感器发出的光波长大约在几百纳米范围内,是短及实现彼此元器件间电的联系.波长的电磁波.红外传感器具有以下特点:不受电磁1.2 传感器的选择波的干扰、非噪声源、可实现非接触性测量.敏感皮肤需要为整个机器人系统实时地提供两由于红外传感器接收信号快、抗干扰能力强、体种信息:积相对较小、有高的分辨率,所以设计敏感皮肤时,(1)附近障碍物存在的信息;选用微型红外传感器,其波长为880nm.为了避免(2)障碍物与敏感皮肤间的距离信息.外界环境
