机器人传感器ppt课件.ppt

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1、电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学 传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组 制作制作制作制作 机器人传感器机器人传感器12/31/2022电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学 传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组 制作制作制作制作 目录目录v概述v触觉传感器v接近觉传感器v视觉传感器v听觉、嗅觉、味觉及其他传感器小结12/31/2022电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学 传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组 制作制作制作制作 概概 述述v机器人与传感器v机器人传感器分类12/31/2022电子科技

2、大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学 传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组 制作制作制作制作 机器人与传感器机器人与传感器v机器人及机器人传感器的定义v机器人的发展历史12/31/2022电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学 传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组 制作制作制作制作 机器人及机器人传感器的定义机器人及机器人传感器的定义v机机器器人人：可以被定义为计算机控制的能模拟人的感觉、手工操纵的和具有有自动行走能力的而又足以完成有效工作的装置。v机机器器人人传传感感器器：可以被定义为一种能把机器人目标物特性(或参量)变换为电量输出的过程

3、。v机器人通过传感器实现传感器实现类似于人类的知觉作用知觉作用。12/31/2022电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学 传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组 制作制作制作制作 机器人的发展历史机器人的发展历史v第第一一代代机机器器人人（机机械械手手），特点：它虽配有电子存储装置，能记忆重复动作，然而因未采用传感器，所以没有适应外界环境变化的能力。第第二二代代机机器器人人，特点：已初步具有感觉相反馈控制的能力，能进行识别、选取相判断这是由于采用了传感器，使机器人具有了初步的智能。因因而而传传感感器器的的采采用用与与否否已成为衡量第已成为衡量第代机器人的重要特征。

4、代机器人的重要特征。第三代机器人为高一级的智智能能机机器器人人，“电脑化电脑化”是这代机器人的重要标志。是这代机器人的重要标志。12/31/2022电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学 传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组 制作制作制作制作 机器人传感器的分类机器人传感器的分类v机器人传感器可分为内部检测传感器及外界检测传感器两大类。v内内部部检检测测传传感感器器是以机器人本身的坐标轴来确定其位置，是安装在机器人自身中用来感感知知它它自自己己的的状状态态，以调整并控制机器人的行动。它通常由位位置置、加加速速度度、速度及压力传感器速度及压力传感器组成。v 外外界界

5、检检测测传传感感器器用于机器人对周围环境、日标构的状态持征获取信息使机器人-环境能发生交互作用，从而使机器人对环境有自自校校正正和和自自适适应应能力。外界检测传感器通常包括触触觉觉、接接近近觉觉、视视觉觉、听听觉觉、嗅嗅觉觉、味觉味觉等传感器。12/31/2022电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学 传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组 制作制作制作制作 12/31/2022电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学 传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组 制作制作制作制作 触觉传感器触觉传感器v人的触觉是人类感觉的一种。它通常包括热觉、

6、冷觉、痛觉、触压觉和力觉等。v机器人触觉实际是人的触觉的某些模仿。它是有关机器人和对象物之间直接接触的感觉。包含的内容较多。通常指以下几种：触觉。手指与被测物是否接触接触图形的检测。压觉。垂直于机器人和对象物接触面上的力感觉。力觉。机器人动作时各自由度的力感觉。滑觉。物体向着垂直于手指把桅面的方向滑动或变形。v若没有触觉，就不能完好平稳地抓住纸做的杯子，也不能握住工具;12/31/2022电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学 传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组 制作制作制作制作 机器人触觉的功能机器人触觉的功能v主要有两方面：1检测功能对操作物进行物理性质检测

7、如光滑性、硬度等。其目的是：v感知危险状态实施自身保护，v灵活地控刷手爪及关节以操作对象物；v 使操作具有适应性和顺从性。2识别功能识别对象物的形状(如识别接触到的表面形状)。12/31/2022电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学 传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组 制作制作制作制作 触觉触觉12/31/2022电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学 传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组 制作制作制作制作 举例：触觉传感器举例：触觉传感器(a)(a)1.结构：平板上安装着多点通、断传感器附着板的装置2.原理：平常为通态，当与物体

8、接触时，弹簧收缩，上、下板间电流断开。它的功能相当于一开关，即输出0和1两种信号。3.可用于控制机械手的运动方向和范围、躲避障碍物等。1.导电橡胶；2.金属；12.衬底；13.引线12/31/2022电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学 传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组 制作制作制作制作 人工皮肤触觉传感器的研究重点人工皮肤触觉传感器的研究重点1.选择更为合适的敏感材料，现有的材料主要有导电橡胶、压电材料、光纤等；2.将集成电路工艺应用到传感器的设计和制造中，使传感器和处理电路一体化，得到大规模或超大规模阵列式触觉传感器。PVF2阵 列式 触 觉 传感器12

9、/31/2022电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学 传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组 制作制作制作制作 触觉传感器的工作重点触觉传感器的工作重点v触觉传感器的工作重点集中在阵列式触觉传感器信号的处理上，目目的的是是辨辨识识接接触触物物体体的的形状。形状。v这种信号的处理涉及到信号处理、图像处理、计算机图形学、人工智能、模式识别等学科，是一门比较复杂、比较困难的技术，还很不成熟，有等于进一步研究和发展。12/31/2022电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学 传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组 制作制作制作制作 压觉压觉v压

10、觉的概念v压觉传感器原理12/31/2022电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学 传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组 制作制作制作制作 压觉的概念压觉的概念v压觉指的是对于手指给予被测物的力，或者加在手指上的外力的感觉。v它用于握力控制与手的支撑力的检测。v目前的压觉传感器主要是分布式压觉传感器分布式压觉传感器，即通过把分散敏感元件排列成矩阵式格子来设计的。v导电橡胶、感应高分子、应变计、光电器件和霍尔元件常被用敏感元件阵列单元。12/31/2022电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学 传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组 制作

11、制作制作制作 压觉传感器原理压觉传感器原理v这种传感器是对小型线性调整器的改进。v在调整器的轴上安装了线性弹簧。一个传感器有l0mm的有效行程。在此范围内，将力的变化转换为遵从虎克定律的长度位移，以便进行俭测。在一侧手指上，每个6mm8mm的面积分布一个传感器来计算，共排列了28个(四行七排)传感器。左右两侧总共有56个传感器输出。用四路A/D转换器，高速多路调制器对这些输出进行转换后进入计算机。va为手指抓住物体的状态；b为手指从a状态稍微握紧的状态。12/31/2022电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学 传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组 制作制作制作制

12、作 力觉力觉v力觉传感器的作用v关节力传感器v腕力传感器v基座力传感器12/31/2022电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学 传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组 制作制作制作制作 力觉传感器的作用力觉传感器的作用1.感知是否夹起了工件或是否夹持在正确部位；2.控制装配、打磨、研磨抛光的质量；3.装配中提供信息、以产生后续的修正补偿运动来保证装配质量和速度4.防止碰撞、卡死和损坏机件。12/31/2022电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学 传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组 制作制作制作制作 关节力传感器关节力传感器12/3

13、1/2022电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学 传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组 制作制作制作制作 腕力传感器腕力传感器12/31/2022电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学 传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组 制作制作制作制作 基座力传感器基座力传感器12/31/2022电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学 传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组 制作制作制作制作 用簧片固定在手指主体上作为检测体的滚轴。用簧片固定在手指主体上作为检测体的滚轴。用簧片固定在手指主体上作为检测体的滚轴。用簧片

14、固定在手指主体上作为检测体的滚轴。滚轴内有滚轴内有滚轴内有滚轴内有3030条狭缝的圆扳与光学传感路。条狭缝的圆扳与光学传感路。条狭缝的圆扳与光学传感路。条狭缝的圆扳与光学传感路。有有有有滚滚滚滚动动动动发发发发生生生生时时时时，狭狭狭狭缝缝缝缝圆圆圆圆片片片片切切切切断断断断光光光光路路路路，产产产产生生生生对对对对应应应应于于于于滑滑滑滑动动动动位位位位移移移移的的的的电电电电压压压压(脉冲信号脉冲信号脉冲信号脉冲信号)。滑觉滑觉12/31/2022电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学 传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组 制作制作制作制作 球形滑觉传感器球形

15、滑觉传感器v传感器如同棋盘一样，相间地用绝缘材料盖住小导电球。v无论滑动方向如何，只要球转动传感器就会产生脉冲输出。12/31/2022电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学 传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组 制作制作制作制作 接近觉传感器接近觉传感器v接近觉传感器：是指机器入能感知感知几毫米至几十厘米内对象物或障碍物的距离距离、对象物的表面性质等的传感器。v其目的是在接触对象前得到必要的信息，以便后续动作。这种感觉是非接触。这种感觉是非接触。实质上可以认为是介于触觉与视觉之间的感觉。v接近觉传感器有电磁式、光电式、电容式、气动式、超声波式、红外式等类型。12

16、/31/2022电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学 传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组 制作制作制作制作 电磁式电磁式高高高高频频频频传传传传号号号号i is s施施施施加加加加于于于于邻邻邻邻近近近近金金金金属属属属一一一一侧侧侧侧的的的的电电电电感感感感线线线线L L上上上上；L L产产产产生生生生的的的的高高高高频频频频电电电电磁磁磁磁场场场场作作作作用用用用于于于于金金金金属属属属板板板板的的的的表表表表面面面面。由由由由于于于于趋趋趋趋肤肤肤肤效效效效应应应应，高高高高频频频频电电电电磁磁磁磁场场场场不不不不能能能能透透透透过过过过具具具具有有有有

17、一一一一定定定定厚厚厚厚度度度度的的的的金金金金属属属属板板板板，而而而而仅仅仅仅作作作作用用用用于表面薄层内。于表面薄层内。于表面薄层内。于表面薄层内。而而而而金金金金属属属属板板板板表表表表面面面面感感感感应应应应的的的的涡涡涡涡流流流流严严严严生生生生的的的的电电电电磁磁磁磁场场场场又又又又反反反反作作作作用用用用于于于于线线线线圈圈圈圈L L上上上上，改改改改变变变变了了了了电电电电感感感感的的的的大大大大小小小小磁磁磁磁场场场场强强强强度度度度的的的的变变变变比比比比也也也也可可可可用用用用另另另另组组组组检检检检测测测测线线线线圈圈圈圈来来来来检检检检测测测测)。从从从从而而而而感

18、感感感知知知知传传传传感感感感器器器器与与与与被被被被接接接接近近近近物物物物体的距离大小。体的距离大小。体的距离大小。体的距离大小。12/31/2022电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学 传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组 制作制作制作制作 电容式电容式 传感器本体由两个极板传感器本体由两个极板传感器本体由两个极板传感器本体由两个极板1 1，2 2构成。构成。构成。构成。极极极极板板板板1 1由由由由固固固固定定定定频频频频率率率率的的的的正正正正弦弦弦弦波波波波电电电电压压压压激激激激励励励励，2 2接接接接电电电电荷荷荷荷放放放放大大大大器器器器。0

19、0为为为为被被被被接接接接近物。近物。近物。近物。在在在在传传传传感感感感器器器器两两两两极极极极板板板板与与与与被被被被接接接接近近近近物物物物三三三三者者者者间形成一交变电场。间形成一交变电场。间形成一交变电场。间形成一交变电场。当当当当0 0接接接接近近近近1 1，2 2时时时时，1 1，2 2之之之之间间间间的的的的电电电电场场场场受受受受到到到到了了了了影影影影响响响响，也也也也可可可可以以以以认认认认为为为为0 0阻阻阻阻断断断断了了了了1 1、2 2间间间间连连连连续续续续电电电电力力力力线线线线。电电电电场场场场的的的的变变变变化化化化引引引引起起起起1 1、2 2间间间间电电

20、电电容容容容C12C12的的的的变变变变化化化化。由由由由于于于于电电电电压压压压幅幅幅幅值值值值恒恒恒恒定定定定，所所所所以以以以电电电电容容容容的的的的变化又反映为极板变化又反映为极板变化又反映为极板变化又反映为极板2 2上电荷的变化上电荷的变化上电荷的变化上电荷的变化12/31/2022电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学 传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组 制作制作制作制作 视觉传感器视觉传感器三维实物三维实物(立体立体)三维图像三维图像(平面平面)景像描述景像描述传感器传感器图像处理图像处理12/31/2022电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子

21、科技大学 传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组 制作制作制作制作 听觉、嗅觉、味觉及其他传感器听觉、嗅觉、味觉及其他传感器v听觉:具有接近人耳的功能还相差很远；v嗅觉：主要检测空气中的化学成分、浓度、等功能，主要采用气体传感器及射线传感器等。v味觉：对液体进行化学成分的分析。衫的味觉方法有pH计、化学分析器等。v其他传感器：如纯工程学的传感器，象磁传感器、安全用传感器和电波传感器等12/31/2022电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学 传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组传感技术课程组 制作制作制作制作 小结小结v概念:机器人传感器v问题1:简要说明机器人传感器研究历史12/31/2022