视觉听觉嗅觉味觉触觉.ppt

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1、Robotics第七章传感器7.1引言视觉听觉嗅觉味觉触觉Robotics采用两级分布式计算机实时控制系统在机器人中，起到内部反馈控制作用或感知与外部环境的相互作用的装置被称为传感器。灵巧手三个手指3个关节微电机角度传感器三维力传感器概念：Robotics7.2传感器特性控制器内部传感外部传感机器人机器人信息传感位置传感器速度传感器加速度传感器力和压力传感器力矩传感器微动开关可见光和红外传感器接触和视觉传感器接近觉传感器测距仪嗅觉传感器视觉传感器语音识别装置语音合成器Robotics7.2传感器特性成本尺寸重量输出的类型接口分辨率灵敏度线性度量程响应时间频率响应可靠

2、性重复精度精度Robotics旋转编码器电位器伺服电机伺服控制器步进电机步进控制器Robotics7.3位置传感器电位器通过电阻把位置信息转化为随位置变化的电压。电位器信号调理A/D（10）微处理器3605V5000mv/1024bit=5mv/bit360°/5000mV=0.07°/mv0.35°/bitRobotics7.3位置传感器编码器检测细微运动，输出数字信号基本形式：增量式，绝对式1增量式简单旋转式增量码盘简单直线增量编码器Robotics增量式旋转编码器通过内部两个光敏接收管转化其角度码盘的时序和相位关系，得到其角度码盘角度位移量增加（正方向）或减少

3、（负方向）。顺时针运动逆时针运动AB11010010AB11100001S2S1S0S1S0顺时针逆时针S0S0S2S2顺时针逆时针无法输出轴转动的绝对位置信息Robotics增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相；A、B两组脉冲相位差90º，从而可方便地判断出旋转方向，而Z相为每转一个脉冲，用于基准点定位。优点原理构造简单寿命长，可靠性高抗干扰能力强缺点Robotics2绝对式#格雷码二进制码#格雷码二进制码0000000006010101101000100017010001112001100108110010003001000119110

4、1100140110010010111110105011101011111101011每个位置都对应着透光与不透光弧段的惟一确定组合，这种确定组合有惟一的特征。通过这特征，在任意时刻都可以确定码盘的精确位置。Robotics3线位移差动变压器（LVDT）Robotics4旋转变压器原理：转子转动引起磁通量旋转，在次级线圈产生变化的电压。从而可以用来测量角位移。Robotics5磁反射型传感器§7.3速度传感器编码器原理：对任意给定的角位移，编码器将产生确定数量的脉冲信号，通过统计指定时间内脉冲信号的数量，能计算出相应的角速度。测速发电机原理：将机械能转化为电能的装置

5、，输出是与输入角速度成正比的模拟电压，它可与电位器一起来使用来估计速度。位置信号微分原理：对位置信号求微分来测试速度§7.4力和压力传感器压电晶体：压电材料受压后会产生一定电压。力敏电阻：阻值随垂直施加在表面的力的增加而降低。力敏电阻3.应变片输出与形变成正比应变片惠斯通电桥§7.5力矩传感器原理：如果在轴上施加力矩，力矩将在轴上产生两个方向相反的力和两个方向相反的形变，两个力传感器可以测出这两个力，根据所测力的大小可计算出力矩。用六个传感器测量三个彼此独立的轴上的力和力矩§7.6其它类型传感器微动开关可以用它切断通过导体的电流，因此能用于安全保护。此外，还可以用来

6、监测是否有接触或用作位移开关发送信号。2.可见光和红外传感器电阻随着投射在其上面光强的变化而改变，与移动光源联用，测量位移。建立与机器人进行远程通信的链路。3.接触和触觉传感器在实际接触时发出信号。简单的接触式传感器以阵列形式排列组合成触觉传感器，它以特定次序向控制器发送接触和形状信息。触觉传感器可以提供的物体的信息如下图类皮肤触觉传感器4.接近觉传感器用于探测两个物体接触之前一物体向另一物体接近。（非接触）常见接近觉传感器（1）磁感应接近传感器：测量转子速度（转数）、接通或关断电路。（2）光学接近传感器（3）超声波接近觉传感器（4）感应式接近觉传感器（5）电容式接

7、近觉传感器（6）涡流接近觉传感器§7.7测距仪与接近觉传感器不同，测距仪用于测量较长的距离，它可以探测障碍物和物体表面的形状，并且用于向系统提供早期信息。常用的测量方法是三角法和测量传输时间法。三角法：测量原理如图所示测量原理：仅在发射器以特定角度发射光线时，接收器才能检测到物体上的光斑，利用发射角的角度可以计算出距离。测量传输时间法：信号传输的距离包括从发射器到物体和被物体发射到接收器两部分。传感器与物体之间的距离是信号行进距离的一半，知道了传播速度，通过测量信号的往返时间即可计算出距离。超声波测距仪特点：结构坚固、简单、廉价并且能耗低，但是分辨率和最大工作距