仿人柔性机械手课程设计.doc

1 仿人柔性机械手(传感器的设计) 【摘要】:随着制造业在我国的迅速发展,各种工程机械的制作与应用都开始向自动化与智能化等方向转变,其中机械手便是做直接的体现。机械手经过诞生、成长、成熟后, 已成为自动化装备中不可缺少的核心部分,现代化加工车间常配有机械手以提高生产效率,不仅可以将人从繁重、重复的工作中解放出来,而且可以代替人在恶劣的环境下进行操作。机械手的技术创新和广泛应用,大大提高了生产力,其带来的经济效益显而易见。传感器是实现信息感受、检测变换和传输的一种技术,其广泛用于机械手中。 1· 机械手与传感器的关系机械手通过感知器的内部传感器检测本身的状态,如位置、速度、加速度等,实现本身与环境信息(距离、温度、力等)的交互,环境信息则由外部传感器检测,接着,控制器选择相应的环境模式指挥机械手完成任务。传感器为机械手的动作提供了反馈信息。传感器就是利用传感器把被测物件的变化量测定出来,反馈给控制设备修正。传感器是实现自动控制、自动调节的关键环节,所以其水平高低在很大程度上影响和决定着系统功能。传感器原理图由此可见传感检测部分就如同机械手的感觉器官,没有它,机械手无法实现准确定位、动作,整个系统将陷入瘫痪。而先进的传感检测系统能够快速、准确地捕捉信息, 不失真地进行信号的检测、转换,并且能够经受环境的考验,其精确度不随温度、湿度、光照、辐射等极端因素的影响。这是系统进行信号处理、控制决策的前提。由此可见, 传感器是机械手系统的重要组成部分,直接决定于机械手的灵敏性、准确性和稳定性。 2· 机械手上传感器的种类 2 在机械手系统中,一般可以安装光电开关、限位开关、电位器等保障机械手位移的幅度;测速发电机测量机械手的运动速度;加速度传感器安装在机械手的关节部位, 用于检测控制各关节的加速度;安装在手指关节的握力传感器和安装在手爪与手臂连接处的腕力传感器,能够有效调整手指、手臂位置,以合适的力度抓起物体;另外,各类视觉、滑觉、接近觉传感器也可应用于机械手。在机械手闭环系统中,由于传感检测技术的应用,将被控对象的相关参数通过检测反馈给控制系统,大大提高了机械手的精准度。 1. 传感器的总体分类内部传感器: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。 2. 内部状态的感觉(1 )位置和角度传感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。另有光电传感器(2) 角度传感器: 回转式编码器。 3. 外部状况的感觉 3 (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。(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。(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。(4 )距离传感器摄像机做距离传感器。超声波做距离传感器。可用于鱼群探