传感器与检测技术(第3版)[谢志萍]05.ppt

仿生传感器
机器人内部传感器概述

机器人用位置检测传感器主要有微型限位开关、光电断路器和电磁式接近开关等。
微型限位开关的实现原理是在移动体上安装一挡块,该物体移至一定位置后,挡块碰上机械开关,引起开关触点的开闭,从而通过控制电路,控制机器人的动作。
光电断路器由发光二极管、光电三极管组成,当被测物体移动,隔断其“光路”,引起光电三极管输出电位的变化。
电磁式接近开关是利用感应线圈靠近磁性物体,从而产生感应信号。
仿生传感器

机器人用位移检测传感器主要有直线电位器、可调变压器、磁性传感器和磁尺等。
仿生传感器

机器人用角位移检测传感器除了有旋转式电位器、旋转式可调变压器外,还有鉴相器、光电式编码器等。
鉴相器由互相正交的两个线圈组成定子和转子,它们之间的磁耦合在互为平行时最大,垂直时为零,因而产生的电压信号随转子和定子相对角度变化而变化。这种角度检测器在激磁频率为1~2kHz时,°~°。
仿生传感器

机器人用速度检测传感器常用的有测速电机及脉冲发生器两类,它不仅可以测试速度,还可以测试动态响应补偿。
测速发电机的输出是与转速成正比的连续信号,脉冲发生器是一种数字型速度传感器,其结构与光电编码器类似,同时检测输出脉冲数和脉冲频率,便能确定旋转速度值。
仿生传感器

机器人用加速度检测传感器主要有差动变压器型和应变仪型。
差动变压器型加速度传感器,由弹簧支撑的铁芯和转轴构成,当速度变化时,由于惯性,铁芯产生位移,由于铁芯处于差动变压器中,差动变压器线圈中将产生相应的信号,用以检测加速度。
应变仪型加速度传感器是由质量块和粘贴有应变片的弹簧片构成,加速度的变化将引起应变片的直径和长度产生微小变化,因而可得到所需要的速度信号。

仿生传感器
机器人外部传感器
类型
检测内容
应用目的
传感器件
明暗觉
是否有光、亮度多少
判断有无对象,并检测之
光电管,光电断流器
色觉
对象色彩及浓度
利用颜色识别对象的场合
彩色摄影机,滤色器,彩色光管
位置觉
物体的位置、角度、距离
物体空间位置、检测物体移动
摄像管
形状觉
物体的外形
提取物体轮廓及固有特征、识别物体
D,图像传感器,SPD等
接触觉
与对象是否接触,接触位置
决定对象位置,识别对象形态,控制速度,安全保障,异常停止,寻径
电位计,光电传感器,微型开关,薄膜接点,针式接点
压觉
对物体的压力、握力、压力分布
控制握力,识别握持物,测量物体弹性
压电元件,导电橡胶,压每半导体,感压高分子材料,应变针
力觉
机器人有关部件(如手指)所受外力及转矩
控制手腕移动,伺服控制,正确完成作业
应变针,负载单元,转矩检测
接近觉
与对象物是否接近,接近距离对象面的倾斜
控制位置,寻径、安全保障,民常停止
光传感器,气压传感器,超声波传感器,磁传感器
滑觉
垂直于握持面方向物体的位移、旋转重力引起的变形
修正握力,防止打滑,测量物体的重量及表面,进行多层作业
球形接点,旋转传感器,微型开关,振动检测器,圆筒状光电旋转传感器
仿生传感器

仿生传感器

听觉传感器是机器人的耳朵,它是利用语音信息处理技术制成的。若仅要求它对声音产生反应,可选用一个开关量输出形式的听觉传感器。这种传感器是比较简单的,只需用一个声-电转换器就能办到。但一个高级的机器人不仅能够听懂人的语言指令,而且能讲出人能听懂的语言,前者为语音识别技术,后者为语音合成技术。具有语音识别功能的传感器称为听觉传感器。
仿生传感器

仿生传感器

(1)光电式接近觉传感器是一种比较简单有效的传感器,把它装在机器人手(或足)上,能够检测机器人手臂(或腿)运动路线上的各种物体。
(2)超声波是人耳听不见的一种机械波,频率在20kHz以上。人耳能听到的声音,振动频率范围只是20~20 000Hz。超声波因其波长较短,绕射小,而能成为声波射线并定向传播。
(3)电涡流传感器主要用于检测由金属材料制成的对象物体。它是利用一个导体在非均匀磁场中移动或处在交变磁场内,导体内就会出现感应电流这一基本电学原理工作的。