机器人技术及其应用6.ppt

《机器人技术及其应用6.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第六章机器人的感觉第一节机器人传感技术第二节机器人内部传感器第三节机器人外部传感器第四节机器人传感器的选择要求第一节机器人传感技术一、机器人与传感器研究机器人，首先从模仿人开始，通过考察人的劳动我们发现，人类是通过五种熟知的感官（视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉）接收外界信息的，这些信息通过神经传递给大脑，大脑对这些分散的信息进行加工、综合后发出行为指令，调动肌体（如手足等）执行某些动作。如果希望机器人代替人类劳动，则发现大脑可与当今的计算机相当，肌体与机器人的机构本体（执行机构）相当，五官可与机器人的各种外部传感器相当。机器人则是通过传

2、感器得到感觉信息的。其中，传感器处于连接外界环境与机器人的接口位置，是机器人获取信息的窗口。要使机器人拥有智能，对环境变化做出反应，首先，必须使机器人具有感知环境的能力，用传感器采集信息是机器人智能化的第一步；其次，如何采取适当的方法，将多个传感器获取的环境信息加以综合处理，控制机器人进行智能作业，则是提高机器人智能程度的重要体现。因此，传感器及其信息处理系统，是构成机器人智能的重要部分，它为机器人智能作业提供决策依据。二、机器人传感器的分类机器人用传感器也可分为内部传感器和外部传感器。内部传感器是用来确定机器人在其自身坐标系内的姿态

3、位置的，如用来测量位移、速度、加速度和应力的通用型传感器。而外部传感器则用于机器人本身相对其周围环境的定位。外部传感机构的使用使机器人能以柔性方式与其环境互相作用。负责检验诸如距离、接近程度和接触程度之类的变量，便于机器人的引导及物体的识别和处理。第二节机器人内部传感器一、机器人的位置传感器位置感觉是机器人最基本的感觉要求，它可以通过多种传感器来实现，常用的机器人位置传感器有电阻式位移传感器、电容式位移传感器、电感式位移传感器、光电式位移传感器、霍尔元件位移传感器、磁栅式位移传感器以及机械式位移传感器等。机器人各关节和连杆的运动定位精

4、度要求、重复精度要求以及运动范围要求是选择机器人位置传感器的基本依据。典型的位置传感器是电位计（称为电位差计或分压计），它由一个线绕电阻（或薄膜电阻）和一个滑动触点组成。其中滑动触点通过机械装置受被检测量的控制。当被检测的位置量发生变化时，滑动触点也发生位移，改变了滑动触点与电位器各端之间的电阻值和输出电压值，根据这种输出电压值的变化，可以检测出机器人各关节的位置和位移量。如图6－1所示，这是一个位置传感器的实例。在载有物体的工作台下面有同电阻接触的触头，当工作台在左右移动时接触触头也随之左右移动，从而移动了与电阻接触的位置。检测的是

5、以电阻中心为基准位置的移动距离。图6－1线性电位计假定输入电压为，最大移动距离（从电阻中心到一端的长度）为，在可动触头从中心向左端只移动的状态，假定电阻右侧的输出电压为。若在图6－1的电路上流过一定的电流，由于电压与电阻的长度成比例（全部电压按电阻长度进行分压），所以左右的电压比等于电阻长度比，也就是：因此，可得移动距离为(6-1)把图中的电阻元件弯成圆弧形，可动触头的另一端固定在圆的中心，并像时针那样回转时，由于电阻长随相应的回转角而变化，因此基于上述同样的理论可构成角度传感器。如图6－2所示:图6－2角度式电位计这种电位计由环状电

6、阻器和与其一边电气接触一边旋转的电刷共同组成。当电流沿电阻器流动时，形成电压分布。如果这个电压分布制作成与角度成比例的形式，则从电刷上提取出的电压值，也与角度成比例。作为电阻器，可以采用两种类型，一种是用导电塑料经成形处理作成的导电塑料型，如图6－2（a）所示；另一种是在绝缘环上绕上电阻线作成的线圈型，如图6－2（b）所示。图6－3所示的位置传感器是利用光电监测元件的，如果事先求出光源（LED）和感光部分（光敏晶体管）之间的距离同感光量的关系（如图6－2中b）就能从计测时的感光量检测出位移。图6－3光电位置传感器二、机器人的角度传感器

7、应用最多的旋转角度传感器是旋转编码器。旋转编码器又称转轴编码器、回转编码器等，它把作为连续输入的轴的旋转角度同时进行离散化（样本化）和量化处理后予以输出。光学编码器是一种应用广泛的角位移传感器，其分辨率完全能满足机器人技术要求。这种非接触型传感器可分为绝对型和增量型。1．光学式绝对型旋转编码器如图6－4所示为一光学式绝对型旋转编码器，在输入轴上的旋转透明圆盘上，设置条同心圆状的环带，对环带上角度实施二进制编码，并将不透明条纹印刷到环带上。图6－4光学式绝对型旋转编码器将圆盘置于光线的照射下，当透过圆盘的光由个光传感器进行判读时，判读出

8、的数据变成为的二进制码。二进制码有不同的种类，但是只有葛莱码是没有判读误差的码，所以它获得了广泛的应用。编码器的分辨率由比特数（环带数）决定，例如编码器的分辨率，由于所以可以以的分辨率，对1转进行检测。编码器，设定以十进