触觉传感器课件.ppt

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1、第六章工业机器人感觉系统1工业机器人系统组成2机器人传感器6.1传感器的功能与分类6.2传感器的选择要求6.3内部测量用传感器6.4外部测量用传感器6.5运动机器人的传感器6.6传感器与集成控制3机器人的传感器几乎所有的机器人都使用内部传感嚣如：为测量回转关节位置的轴角编码器，测量速度以控制其运动的测速计。大多数控制器也具备接口能力，故来自输送装置，机床以及机器人本身的信号，可被综合利用以完成一项任务。外部传感器，如视觉传感器，可为更高层次的机器人控制提供大得多的适应能力，也就是给工业机器人增加了自动检测能力。46.1传感器的功能、定义与分类人类熟悉的五种感觉，即

2、视觉、嗅觉、味觉、听觉和触觉。视觉的最重要功能是选择合适的、安全的运动路径。双目视觉和其它知觉的刺激，使我们能辨别物体的距离。彩色视觉可以很快辨别千百万种明暗不同的光线和颜色。由高密度杆型和锥型感受体所提供的空间鉴别力，使我们能在适宜的光线下，分辨尘埃微粒。我们对光亮的敏感度是如此之高，可以在漆黑的夜晚，看见30英里以外的烛光。从很亮的环境到很暗的环境，靠自动亮度控制，可以很快地调整适应。靠眼睛供给我们需要的大部分信息。据估计，传给大脑的信息中，有70％来自视觉器官。56.1.1听觉象视觉一样，听觉也是立体的，可使我们判断声音的方向和距离。甚至在我们出生之前，这种

3、感觉就发育得很好。当我们睡觉时，它也在很好地工作。它是如此的敏锐，以致很多母亲能够听到在另一个房间里新生婴儿的呼吸。我们也可以利用听觉来选择适当的运动形式，特别是当视觉丧失或视线受阻时，比如我们还没有看见汽车，而听到它开来，便是如此。我们也可用听觉作出判断。例如，很多富有经验的汽车维修工，只凭听发动机运转的声音，即可正确地辨别是否存在问题。我们可以区分很多不同的声调和波长，从而能够区分和辨识世界上数以万计的物体和现象。66.1.2嗅觉和味觉无须再用任何其它器官，我们的嗅觉就能使我们区分很多物体和现象。嗅觉在帮助我们辨识那些看不见的或隐藏的东西，如气体时是特别重要的

4、。味觉在确定食物可饮用性时也很重要。四种味道——苦、酸、咸和甜有助于提高我们摄取基本营养品的食欲。很多人都会说他们的味觉发育得太好了。因而，可以用我们的味觉器官去识别和区分很多物体。例如，可以察觉食物中的微量金属(这就是为什么我们不用金属餐具去点调美昧食品的原因)，以及那些既看不见，又闻不到的某些气体或化学物质。76.1.3触觉触觉蕴含比我们通常想象更高的敏感度。在我们的皮肤中，植入了成千上万的压力、温度和疼痛传感器。例如，约有2百万个疼痛传感器，50万个压力传感器和20万个温度传感器不均匀地遍布人体，主要在表皮。例如，膝盖每平方厘米有232个疼痛传感器，大姆指上

5、每平方厦米有60个而鼻子尖上每平方厘米有44个。当其它感官失效或受到干扰时，我们还可以用这种感觉去辨识相区分物体和现象。比如说，无需其它感官就可以感觉和辨识则我们背上的一只毛虫，并采取相应的行动。86.1.4动觉和平衡觉动觉感官位于筋、关节和肌肉等处的感觉接受器可以告知大脑、整个身体的位置和运动。它使我们不必盯着自己的腿就能走路，收缩肌肉而无须看它。闭着眼睛也可用手摸到鼻子。平衡的感官主要位于内耳的前庭感官提供这种平衡感，这种感官告诉我们是头朝上还是脚朝下，是加快还是减慢，是上升还是下降。当我们乘座游戏车时，正是这种感官的巧妙控制给我们以惊险之感。96.1.5传感

6、器的定义和组成传感器按一定规律实现信号检测并将被测量(物理的、化学的和生物的信息)通过变送器变换为另一种物理量(通常是电压或电流量)。它既能把非电量变换为电量，也能实现电量之间或非电量之间的互相转换。总而言之，一切获取信息的仪表器件都可称为传感器。国际上，传感技术被列为六大核心技术(计算机、激光、通讯、半到体、超导和传感)之一。传感技术也是现代信息技术的三大基础(传感技术、通讯技术、计算机技术)之一。传感器一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。106.1.6传感器的分类传感器可以按不同的方式进行分类。例如：按被测物理量、按传感器的工作原理、按传感器转换

7、能量的情况、按传感器的工作机理、按传感器输出信号的形式(模拟信号、数字信号)等分类。按机器人用传感器功能可分为检测内部状态信息传感器和检测外部对象和外部环境状态的外部信息传感器。内部信息传感器包括检测位置、速度、力、力矩、温度以及异常变化的传感器。外部信息传感器包括视觉传感器、触觉传感器、力觉传感器、接近觉传感器、角度觉(平衡觉)传感器等。具有多种外部传感器是先进机器人的重要标志。116.2传感器的选择要求传感器类型的选择传感器性能指标的确定传感器物理特征的选挥12一、传感器类型的选择1．从机器人对传感器的需要来选择机器人对传感器的一般要求是：(1)精度高，重复性

8、好。(2)