生物生产机器人 参考资料（中文课件）----第六章.doc

除视觉感知外的外部传感器
距离传感器
超声波传感器 
超声波是耳朵不能听见的高频弹性波,其传播媒介有气体、液体、固体。超声波在测试技术上的应用实例有鱼群探测器、超声波探伤仪、超声波厚度仪、流速流量测定、距离测定和物理检测。
在机器人领域,超声波被用于测定机器人和被测物体间的距离。。其原理是,将超声波向对象物发射,通过测出从发射到对象物而又反射回来的往返时间实现测距。
超声波的发射与接收利用压电效应的超声波三极管进行。发射和接收亦可由一个超声波三极管来实现。压电效应的超声波三极管具有一个共鸣特性:它能同时增加信号比上噪声的比率和增益。
超声波测距
            接近传感器
接近传感器是指用于近距离对象物的存在检测、冲突防止、形状检测以及修正视觉传感器的位置误差的传感器。这些传感器通常装在手抓等的有限空间处,所以要求小型、轻便。目前常用的接近传感器有以下几种。
光利用型传感器
在观测面上景象的明亮程度由对象物的反射率、与对象物的距离和方向而定。所以,利用接收点光照射的对象物表面亮度与距离的二次方成反比的事实可能测出距离。当对象物的反射系数,光源方向和亮度为常量时,距离可以通过照明度来决定()。利用判断对象物是否存在于手抓内的光电中继器也是一种简便方法。此外,还有利用光速、光波,光束及投射到光栅上的光等多种类接近传感器。
光利用型传感器
流体利用型传感器
将气体或流体喷射到对象物上,测其压力及流量的变化,从而检测出对象物的存在以及到对象物的距离。在喷射定压气流的空气喷嘴前方存在对象物时,喷嘴的背压随距离产生变化。 是利用空气流的传感器例子。
光电中继器
流体利用型传感器
            触觉传感器
触觉传感器主要包括接触传感器、压觉传感器、滑觉传感器三大类。每一种类型都是基于与外部对象物的直接接触。
接触传感器
当接触式传感器检测所接触的对象物时,传感器将会输出开关信号。轻质和紧密传感器能够检测轻压。接触传感器可以由微型开关组成。
压觉式传感器
压觉式传感器
压觉式传感器从对象物检测到外力后输出的是模拟信号。通过将绝缘材料变形程度的测量结果与外部力量之间的转化可以计算出所应用于对象物的外力的数值。典型的压觉式传感器由带有检测绝缘材料变形传感器的绝缘材料组成。
。因为当挤压时传导橡胶的阻抗会变小,所以外力可以通过测量得到的插在两电极间的传导橡胶的阻抗来计算。
滑觉传感器
滑觉传感器检测对象物的滑行位移。它可以分为三种类型。(Okamoto et al., 1992a; Tanie, 1990)。滚柱型传感器在一个方向上检测滑行位移。对象物滑行引起滚柱旋转,通过磁力或光学传感器检测到。振动型传感器检测的不是滑行方向,而是滑行的位移和速度。当对象物滑行时,接触棒沿着物外形而振动。通过如压电传感器,线圈来检测到振动并由此得到位移。球型传感器也可以在二维平面上检测对象物的滑行方向。
典型滑觉传感器
水果成熟度传感器
依据水果的成熟度、颜色、硬度和大小,大多数水果都具有收获的最佳时期,但随国家和地区的不同而不同。在收获后的操作中,成熟度、颜色和大小是用于水果分级的最主要的因素。在此将介绍一些内部品质无损检测方法。
光学传感器
近红外线的吸收率与糖度、酸度、等味道成分间有很强的相关性。例如,波长为772,832,920,1008,1260,1376,1466,1682,1752,2096,2252 nm 的红外线与水果糖度相关。然而波长为790,838,924,1038,1206,1266,1390,1538,1692,1746,2126,2280以及2320nm 的红外线与甘蔗糖度相关。如果将一包含这些波长的光束射入水果,并得到发射的发射光,将其进行分析便可得到内部品质。此方法在日本的桃子的内部品质检测中实现了商品化。此方法同样也适用于一些如葡萄等的薄皮水果。相似的内部分析方法也被应用到了大米的品质检测。
声学传感器
判断西瓜内部品质的方法自古以来就是用手敲西瓜进行的。当敲击成熟水果时,我们能听到低音调的声音。当敲击未成熟或较小的西瓜时,我们将听到较高的声响。现今,通过对安装的传感器收集到的声波波形进行傅立叶解析,此操作已机械化应用于西瓜品质分级。
气体传感器
网纹瓜未成熟时就被采摘,其成熟过