第5章 工业机器人感觉
《工业机器人》说课稿
优秀
设计遵循一定原则，思路清晰，方法合理，选择正确。
良好
在整体方案中出现 1～2 处的不合理设计。
评价标准 中等
在整体方案中出现 3～5 处的不合理设计。
及格
没有在规定的时间内完成工作任务。
不及格
无法独立完成设计任务。
四、教学资源
1.选用教材情况
本课程选用的教材是由西安电子科技大学出版社出版、郭洪宏主编的《工业 机器人技术》。书中以三菱装配机器人为例，系统地讲述了工业机器人各大组成 部分及其应用。本书是一本理论与实用技术兼顾的关于工业机器人技术的入门教 材，取材新颖，属 21 世纪高等学校规划教材。 2.教辅资源建设情况
6 学时
第四章
工业机器人的感觉系统
8 学时
第五章
工业机器人的控制
8 学时
第六章
工业机器人的编程
8 学时
第七章
工业机器人的应用
8 学时
实验
工业机器人认知与控制实验
8 学时
2.课程实践环节的设计
实验教学是人才培养的重要环节。课程组教师非常重视学生的思维能力、动
手能力和创新能力等综合素质的培养。工业机器人是一门学科的前沿课程，其基
2.手腕上的自由度设计和计算。
学生以小组为单位进行教学活动，并进行工作任务相关知识点和技能点的联系，使学生
教学活动
建立全面的知识体系。
教学安排 资讯→决策→计划→实施→检查→评估
宏 观 理实一体化、项目导入、任务驱动 教学方法
微 观 讲授、演示、小组讨论、头脑风暴
教学手段 多媒体、理实一体化
教学评价 根据现场各小组的讨论汇报情况、具体实施情况以及最后的结果给出客观评价并记录。
维修保养岗
工业机器人技术(第三版)课后答案 郭洪红主编
第一章课后习题１、工业机器人定义：是机器人的一种，由操作机、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间内完成各种作业的机电一体化的自动化生产设备。
２、工业机器人应用场合及其特点：①恶劣工作环境及危险工作（有害健康并可能危及生命，或不安全因素大不宜于人去从事的作业）②特殊作业场合和极限作业（对人类力所不及的作业）③自动化生产领域（早期工业机器人再生产主要用于上下料、点焊和喷漆，随柔性自动化出现扮演更重要角色）３、说明工业机器人的基本组成及各部分之间的关系。
答：工业机器人由三大部分六个子系统组成。
三大部分是机械部分、传感部分和控制部分。
六个子系统是驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人—环境交互系统、人机交互系统和控制系统。
关系由右图表明：４、简述工业机器人各参数的定义：自由度、重复定位精度、工 作范围、工作速度、承载能力。
答：自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目，不应包括手爪（末端操作器）的开合自由度。
重复定位精度是指机器人重复定位其手部于同一目标位置的能力，可以用标准偏差这个统计量来表示，它是衡量一列误差值的密集度（即重复度）。
工作范围是指机器人手臂末端或手腕中心所能到达的所有点的集合，也叫工作区域。
工作速度一般指工作时的最大稳定速度。
承载能力是指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。
承载能力不仅指负载，而且还包括了机器人末端操作器的质量。
５、按坐标形式分类及特点：①直角坐标型（这种机器人在x、y、z轴上的运动是独立的, 运动方程可独立处理, 且方程是线性的, 因此, 很容易通过计算机控制实现; 它可以两端支撑, 对于给定的结构长度, 刚性最大; 它的精度和位置分辨率不随工作场合而变化, 容易达到高精度。
但它的操作范围小,手臂收缩的同时又向相反的方向伸出, 即妨碍工作, 且占地面积大, 运动速度低, 密封性不好。
工作范围是立方体型）②圆柱坐标型（这种机器人可以绕中心轴旋转一个角,工作范围可以扩大,且计算简单; 直线部分可采用液压驱动,可输出较大的动力; 能够伸入型腔式机器内部。
工业机器人技术基础及其应用没章思考题练习题参考答案
《工业机器人技术基础及其应用》（戴凤智，乔栋主编）的每章思考与练习题及其参考答案第1章工业机器人概述1.机器人系统由哪四部分组成？答：（教材第2页）机器人系统由以下四部分组成：机械系统、驱动系统、控制系统和感知系统。
2.工业机器人有哪些基本特点？答：（教材第3页）工业机器人主要有以下三个基本特点：可编程、拟人化、通用性。
3.工业机器人的传感部分有哪些子系统组成？答：（教材第12页）机器人的传感部分相当于人类的五官，机器人可以通过传感部分来感觉自身和外部环境状况，帮助机器人工作更加精确。
工业机器人的传感部分主要分为两个子系统：感受（传感）系统、机器人与环境交互系统。
4.工业机器人的机械部分有哪些子系统组成？答：（教材第11页）机械部分是机器人的硬件组成，也称为机器人的本体。
工业机器人的机械部分主要分为两个子系统：驱动系统、机械结构系统。
5.工业机器人的控制部分有哪些子系统组成？答：（教材第11页）控制部分相当于机器人的大脑，可以直接或者通过人工对机器人的动作进行控制。
工业机器人的控制部分分为两个子系统：人机交互系统、控制系统。
6.工业机器人一般有哪些主要技术指标？答：（教材第12页）工业机器人的技术指标是机器人生产厂商在产品供货时所提供的技术数据，反映了机器人的适用范围和工作性能，是选择机器人时必须考虑的问题。
工业机器人的主要技术指标一般包括：自由度、工作精度、工作范围、额定负载、最大工作速度等。
7.工业机器人是如何进行分类的？答：（教材第14页）工业机器人的分类方法有很多，本书主要介绍了以下三种分类方法。
（1）按机械结构可以分为串联机器人和并联机器人。
（2）按机器人的机构特性可以分为直角坐标机器人、柱面坐标机器人、球面坐标机器人、多关节坐标机器人。
（3）按程序输入方式可以分为编程输入型机器人、示教输入型机器人。
第2章工业机器人的机械结构系统和驱动系统1.工业机器人的机械系统有哪三部分组成？答：（教材第22页）工业机器人的机械系统由手部、手臂、基座三部分组成。
《工业机器人技术基础》课程教学大纲
《工业机器人技术基础》课程教学大纲一、课程地位与作用工业机器人技术是近年来新技术发展的重要领域之一，是以微电子技术为主导的多种新兴技术与机械技术交叉、融合而成的一种综合性的高新技术。
这一技术在工业、农业、国防、医疗卫生、办公自动化及生活服务等众多领域有着越来越多的应用。
工业机器人在提高产品质量、加快产品更新、提高生产效率、促进制造业的柔性化、增强企业和国家的竞争力等诸方面具有举足轻重的地位。
本课程是以工业机器人概述、基本组成及技术参数、本体与控制器连接、末端操作器、工业机器人的环境感觉技术、编程语言介绍、工业机器人系统集成项目流程等为研究对象的一门专业基础课。
二、教学目标学生通过对本课程的学习，熟知工业机器人使用及搬运安全事项；了解工业机器人常见国际品牌与国内品牌；掌握工业机器人的三大组成部分和六个子系统；工业机器人的主要技术参数和常用软件，工业机器人末端操作器种类与应用等，让学生对工业机器人的定义、发展历史及前景、运用领域、基本组成、主要技术参数有一个初步的认识，为后面的专业核心课程打下理论基础，培养学生的学习兴趣，建立长期的学习计划。
同时树立示教器、专用设备、教具使用的安全意识及保养意识，使学生初步具备分析和解决基础技术问题的能力。
三、课程教学内容与方法设计第一章绪论【教学目标】1.掌握工业机器人行业典型应用、市场前景；2.熟知工业机器人品牌认识及行业应用前景；3.熟知使用机器人安全注意事项以及机器人的分类。
【重点难点】1.工业机器人的应用环境；2.工业机器人的使用安全；【教学内容】1.机器人的分类；2.工业机器人的应用环境，工业机器人的历史发展；3.工业机器人家族介绍；4.工业机器人应用安全注意事项。
【教学方法与设计】1.本章主要采用哪些教学方法？通过实际工程案例的讲解来引导知识点的学习和应用。
通过讲授和多媒体教学的方式,并结合板书进行教学，在讲解过程中注重与学生互动。
2.如何组织教学？运用哪些教学手段？在课堂中针对重难点内容不仅要通过多媒体展示，还要进行关键词组的板书。
工业机器人感想与心得
工业机器人感想与心得1.引言1.1 概述工业机器人是当今现代制造业中广泛应用的一项关键技术。
它具备自动化、高效率、高精度等诸多优势，为工业生产带来了巨大的改变。
随着科技的不断进步和人们对生产效率要求的提高，工业机器人在各个行业中都发挥着重要的作用。
概括来说，工业机器人是指可以代替人类进行重复、繁琐、危险工作的机器设备。
它们使用先进的传感器和控制系统，可以精确地执行各种任务，如焊接、装配、搬运、喷涂等。
与传统的手工操作相比，工业机器人具有更高的生产效率和更稳定的产品质量。
同时，它们还可以在恶劣环境下工作，如高温、高压、有毒环境等，从而保证了工人的身体健康和安全。
工业机器人的应用领域非常广泛。
它们可以在汽车制造、电子设备制造、食品加工、医疗器械等行业中扮演重要的角色。
例如，在汽车制造过程中，工业机器人可以完成车身焊接、喷漆等工作，提高了生产效率，并减少了人为的错误。
在电子设备制造领域，工业机器人可以完成电路板的装配和测试，以及产品的包装和运输等任务。
而在医疗器械行业，工业机器人可以用于手术机器人的操作，实现高精度的手术操作，提高了手术的安全性和成功率。
然而，工业机器人的应用也面临一些挑战。
首先，工业机器人的成本较高，需要进行大量的投资和维护。
其次，工业机器人的操作和维护需要专业的技术人员进行，对于一些小型企业来说可能难以承担。
此外，工业机器人的智能化水平还有待提高，如感知能力、决策能力等方面仍存在一定的限制。
综上所述，工业机器人在现代制造业中的应用前景广阔。
它们通过自动化和智能化的特点，提高了生产效率和产品质量，同时也为人们创造了更安全、更健康的工作环境。
然而，我们也需要认识到工业机器人的挑战，以解决相关问题，进一步推动工业机器人的发展。
1.2文章结构文章结构部分的内容如下：文章结构如下：1. 引言1.1 概述1.2 文章结构1.3 目的2. 正文2.1 工业机器人的应用领域2.2 工业机器人的优势和挑战3. 结论3.1 对工业机器人的感想3.2 个人心得与建议本文主要介绍了对工业机器人的感想与心得。
工业机器人教学心得体会
工业机器人教学心得体会工业机器人教学心得体会1机器人学科是一个涵盖知识面很广的交叉学科。
机器人是集机械、电路、程序为一体自动控制的典型代表，它含软件编程也包含有硬件开发，机器人是一个非常好的培养学生综合素质和综合解决问题能力的教学工具。
现在国内外都开始重视机器人，将其作为一种工具和手段应用到教学中去。
，我校把机器人引进了校园。
成立了“机器人课外活动小组”，并将其作为校本课程进行授课。
作为学校机器人活动小组的辅导教师，在几年的机器人教学实践中，总结到一些经验，下面跟大家分享我的一些机器人教学做法。
一、从设计和搭建入手据我所知，目前可以应用到中小学机器人教学的器材主要有几家厂商在做，如国外的乐高、国内的中鸣、广茂达、纳英特等，这些厂商提供的机器人器材一般都是各种独立的模块，如红外传感器、马达、超声波传感器、伺服电机等等，这些零散的部件需要搭建起来才是一个整体。
机器人的搭建是工程学的一部分，涉及的很多内容，如杠杆、齿轮配比、轮子和轮轴、梁、摩檫力、重心等。
小学生的心理年龄特征是爱玩各种积木电玩，但是他们对上面的搭建知识一知半解。
根据学生这一特点，我一开始让学生开始接触机器人的时候，先让学生搭建一些小车，或者一些他们认为很好玩的东西，然后介绍一些简单的杠杆、齿轮、摩擦力、重心的知识。
从结构开始的好处还可以让他们了解各种部件的连接方法，熟悉搭建方法，这样对以后的编程控制有很大的帮助，不然到了以后的编程控制，他们会经常出错，不知道那个模块接在那个端口，程序出错后也不会调试。
因为没有编程控制，学生很能快就认为所谓的机器人跟他们平时玩的四驱车、遥控车没什么两样，这时要趁热打铁了，开始教学生编程控制，让学生编程控制小车在特定的条件下停或者转弯，让学生分辩出机器人的小车跟他们以前玩四驱车、遥控车不同，让它们保持对机器人持久的好奇心和兴趣。
二、将课堂交给学生每堂课都以学生为中心，以问题为牵动，促使学生主动进行探究式学习，充分发挥学生的主动性和创造性，老师只是作为课堂组织者、合作者。
机器人的感觉
机器人的感觉
机器人也和人一样，必须收集周围环境的大量信息， 才能更有效地工作。
• 在捡拾物体的时候，它们需要知道该物体是否已经被捡 起，否则下一步的工作就无法进行。 • 当机器人手臂在空间运动的时候，它必须避开各种障碍 物，并以一定的速度接近工作对象。
机器人所要处理的工作对象有的质量很大，有的容 易破碎，或者有时温度很高，所有这些特征和环境 情况一样，都要机器人进行识别并通过计算机处理 确定相应的对策，使机器人更好地完成工作任务。
滑觉：
• 主要用于检测物体因自重相对于机器人手爪 的滑移量的大小。
感觉能力的类型
1. 简单触觉：确定工作对象是否存在。 2. 复合触觉：确定工作对象是否存在以及它的尺寸 和形状等。 3. 简单力觉：沿一个方向测量力。 4. 复合力觉：沿一个以上方向测量力。 5. 接近觉：对工作对象的非接触探测等。 6. 简单视觉：孔、边、拐角等的检测。 7. 复合视觉：识别工作对象的形状等。
传感器性能要求
抗干扰能力强。机器人传感器的工作环境往往比较恶 劣，机器人传感器应当能够承受强电磁干扰、强振动， 并能够在一定的高温、高压、高污染环境中正常工作。 重量轻，体积小，安装方便可靠。对于安装在机器人 手臂等运动部件上的传感器，重量要轻，否则会加大 运动部件的惯性，影响机器人的运动性能。对于工作 空间受到限制的机器人，体积和安装方向的要求也是 必不可少的。 价格便宜。
机器人需要的感觉能力(外传感器) 触觉/力觉能力：
• 主要指确定工作对象是否存在，以及它的尺寸大 小和形状等。
ห้องสมุดไป่ตู้
接近觉：
• 主要用于探测机器人自身与周围物体之间相对位 置或距离的传感器。接近觉界于触觉与视觉之间。
《机器人的感觉系统》课件
味觉感知系统
通过传感器与酵素技术，实现对 食物味道的分析和识别。
嗅觉感知系统
利用传感器与气态检测技术实现 对气味的分析和识别。
机器人感知技术的应用
工业领域
机器人感知技术可以应用于 生产线、装配、包装等环节， 大幅度提高生产效率。
医疗领域
机器人感知技术可以用于手 术、治疗等环节，帮助医生 更精确准确地操作和治疗。
结论
机器人感知技术的发展是未来机 器人发展的重要方向
机器人感知技术是未来机器人发展的趋势，将对机 器人的应用、维护等方面产生重大影响。
机器人感知技术的成功落地需要 跨学科和跨领域的合作
机器人感知技术需要跨越多个学科与领域的合作， 对人类社会产生影响的同时也为未来的科技发展打 下重要基础。
《机器人的感觉系统》 PPT课件
欢迎来到我们的课件！今天我们将探讨机器人感知系统的重要性和应用以及 未来的发展方向。
引言
1 机器人与人类的感知有何不同？
机器人的感知比人类的感知更精确，更可靠，同时更加十分广泛。
2 机器人感知技术的重要性
在未来，机器人感知技术将成为机器人发展的必要组成部分，对今后机器人的使用与维 护有重要作用。
机器人的感觉系统
1
机器人感知系统的组成部分
2
包括视觉、听觉、触觉等多种感知系统。
3
听觉感知系统
4
通过麦克风采集声音数据，并借助自然 语言处理技术进行数据处理和语音识别。
感知系统的定义
机器人感知系统是通过不同类型的传感 器采集数据，将其转化为计算机识别的 形式，以实现对外部环境进行感知和理 解。
视觉感知系统
通过摄像头采集外部环境的图像数据， 并借助计算机视觉技术对这些数据进行 处理和物理信号并进行转换， 将触觉信息传递给机器人控制系统。
5 机器人感觉技术(修改)2
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自动化系
6
光电编码器的结构
——码盘上有许多透光槽，码盘旋转时，利用置于
盘两侧的发光器与受光器取出信息。根据检测角度位 置的方式分为绝对式和增量式编码器。
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自动化系
7
1.绝对式光电编码器
结构——码盘上刻有若干圈不连续、不透明的同心圆弧 道。测量的分辨率取决于圆弧道n的多少。采用2进制编 码，共有数值 N＝2^n个。假设道数n＝4，则数值N＝16 个 。分辨率是 360/16度。
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自动化系
20
压敏电阻阵列接触觉传感器：由20个直径3mm的圆
柱形含碳海绵单元组成，接触压力使单元电极的电阻改 变，达到一定值时，便由电路输出“0”或“l”信号。 该传感器由单元组成4×5阵列，配有阵列扫描电路。计
算机通过扫描控制信号，依次将各点信息取走进行检测。
压电电阻阵列接触觉传感器
1980年，L.Harman等人认为机器人触觉传感器应具备 如下特征：
1、空间分辨率为1～2mm。 2、阵列尺寸是每个指尖有5×10～10×20个敏感点。 3、力敏元件的阈值灵敏度约0.5~10G 4、取样频率100Hz～1kHz 概括的说，传感器结实、价廉，类似皮肤。
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自动化系
16
触觉分类
一般认为机器人的触觉包括接触觉、压觉、滑动觉、 力觉和接近觉。 接触觉用于感觉手指与物体是否接触； 压觉用于感觉手与物体表面垂直方向的压力大小及分 布； 滑动觉用于感受沿机器人与物体接触平行方向受的切 向力同握面垂直方向的变形、物体移位； 力觉用于感受夹持力、腕力等； 接近觉用于探测机器人与物体的接近距离及物体的倾 斜等。
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机器人感觉技术与传感器
模拟输出和数字输出。
按用途分类
检测、测量、控制和执行。
传感器在机器人中的应用
感知环境
传感器用于感知机器人 周围的环境，如距离、
温度、湿度等。
定位导航
动作控制
人机交互
传感器用于机器人的定 位和导航，如GPS、 IMU等。
传感器用于机器人的动 作控制，如力觉传感器、
触觉传感器等。
传感器用于人机交互， 如触摸屏、语音识别等。
传感器技术的未来发展方向
高精度传感器
随着技术的进步，传感器 将更加精确和可靠，提高 机器人的感知能力。
微型化传感器
随着微电子技术的发展， 传感器将变得更加微型化， 有助于机器人在狭小空间 内的操作。
多模态传感器
结合多种传感器技术，实 现机器人对环境的全方位 感知，提高机器人的适应 性和智能化水平。
多模态融合
将不同类型和功能的传感器进行融合，实现多模态感知和识别，提 高机器人对复杂环境的适应能力。
AI技术应用
利用人工智能技术对视觉传感器获取的图像进行深度学习和处理， 提高目标物体的识别准确率和速度。
06
嗅觉与味觉传感器
嗅觉与味觉传感器的原理与分类
嗅觉传感器
嗅觉传感器通过检测气体分子的浓度或种类，将信号转换为 电信号或数字信号，实现对气体的识别和分析。根据工作原 理，嗅觉传感器可分为电化学型、质量型、光学型等。
研究意义
机器人感觉技术的研究不仅有助于提高机器人的智能化水平，使其更好地适应各 种环境和任务，还有助于推动相关领域的技术创新和产业发展。同时，机器人感 觉技术的发展也将对人们的生产和生活方式产生深远的影响。
02
机器人感觉技术概述
机器人感觉技术的定义
工业机器人-智能传感与感知ppt课件
SRI腕力传感器应变片连接方式
外部传感器
（3）距离传感器
距离传感器可用于机器人导航和回避障碍物，也可用于机器人空间内的物体进行定 位及确定其一般形状特征。
1) 超声波测距法
超声波是频间隔推算 出距离。缺点:波束较宽，其分辨力受到严重的限制，主要用于导航和回避障碍物。
定义
种类
• 移动机器（AGV） • 点焊机器人 • 弧焊机器人 • 激光加工机器人 • 真空机器人-真空中使用（半导体工业） • 洁净机器人-洁净环境使用
种类
• 移动机器（AGV）-自动移载
KUKA
种类
• 移动机器（AGV）-自动移载
平移、自转-子母轮
种类
解决方案
四大家族
ABB
KUKA
FANUC
工业机器人
人机协作
感知能力
工业机器人
人机协作
ABB-YuMi人机协作机器人
YuMi是全球首款名副其 实的人机协作机器人， 既能与人类并肩执行相 同的作业任务，又可确 保其周边区域安全无虞。 无论是手表、平板电脑 还是其他各类产品,YuMi 都能轻松处理，甚至连 穿针引线也不在话下， YuMi将彻底改变我们对 装配自动化的固有思维。
2) 滑觉传感器有滚动式和球式，还有一种通过振动检测滑觉的 传感器。物体在传感器表面上滑动时，和滚轮或环相接触， 把滑动变成转动。
外部传感器
例如振动式滑觉传感器，表面伸出的触针能和物体接触，物 体滚动时，触针与物体接触而产生振动，这个振动由压电传感器 或磁场线圈结构的微小位移计检测。
外部传感器
（2）力觉传感器
原理：三角测量法、立体视觉法等等。
多传感器数据融合
多传感器数据融合算法简介
工业机器人感觉系统课件
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6.1.5 传感器的定义和组成
传感器按一定规律实现信号检测并将被测量(物理的、化学的和生物的信息)通过变送器变换为另一种物理量(通常是电压或电流量)。它既能把非电量变换为电量，也能实现电量之间或非电量之间的互相转换。总而言之，一切获取信息的仪表器件都可称为传感器。 国际上，传感技术被列为六大核心技术(计算机、激光、通讯、半到体、超导和传感)之一。传感技术也是现代信息技术的三大基础(传感技术、通讯技术、计算机技术)之一。 传感器一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。
工业机器人感觉系统课件
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触须传惑器 触须传感器由须状触头及其检测部构成，触头由具有一定长度的柔空软条丝构成，它与物体接触所产生的弯曲由在根部的检测单元检测。与昆虫的触角的功能一样，触须传感器的功能是识别接近的物体．用于确认所设定的动作的结束，以及根据接触发出回避动作的指令或搜索对象物的存在。
工业机器人感觉系统课件
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力和力矩的一般检测方法
(1)通过检测物体弹性变形测量力，如采用应变片、弹簧的变形测量力； (2)通过检测物体压电效应检测力； (3)通过检测物体压磁效应检测力； (4)采用电动机、液压马达驱动的设备可以通过检测电动机电流及液压马达油压等方法测量力或转矩； (5)装有速度、加速度传感器的设备，可以通过速度与加速度的测量推出作用力。
工业机器人感觉系统课件
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6.1.4 动觉和平衡觉
动觉感官位于筋、关节和肌肉等处的感觉接受器可以告知大脑、整个身体的位置和运动。它使我们不必盯着自己的腿就能走路，收缩肌肉而无须看它。闭着眼睛也可用手摸到鼻子。 平衡的感官 主要位于内耳的前庭感官提供这种平衡感，这种感官告诉我们是头朝上还是脚朝下，是加快还是减慢，是上升还是下降。当我们乘座游戏车时，正是这种感官的巧妙控制给我们以惊险之感。
第5章 工业机器人的感觉
第5章 工业机器人的感觉技术
§ 5.2 工业机器人的视觉
一、视觉系统的硬件组成 图像输入(获取) 图像处理
图像理解
图像存储
图像输出
图 5-1 视觉系统的硬件组成
第5章 工业机器人的感觉技术 二、机器人视觉的应用
1、弧焊过程中焊枪
对焊缝的自动对中
图 5-2 具有视觉焊缝对中的弧焊机器人的系统结构
第5章 工业机器人的感觉技术
第5章 工业机器人的感觉技术
§ 5.1 工业机器人的感觉系统 主要内容：
一、 工业机器人感觉系统的基本组成
二、工业机器人常用传感器的分类
三、工业机器人传感器的要求与选择
第5章 工业机器人的感觉技术
一、 工业机器人感觉系统的基本组成 视觉 触觉 听觉 嗅觉 味觉 。。。。。。
第5章 工业机器人的感觉技术 二、工业机器人常用传感器的分类 内部传感器 — 用于检测机器人自身状态的传感器
2. 装配作业中的应用
图 5-3 吸尘器自动装配实验系统
第5章 工业机器人的环境感觉技术 3. 机器人非接触式检测
图 5-4 具有视觉系统的机器人进行非接触式测量
第5章 工业机器人的环境感觉技术 4. 利用视觉的自主机器人系统
图 5-5 日立自主控制机器人工作示意图
第5章 工业机器人的感觉技术
工业机器人设计与应用
(Designing and using industrial robots)
机电工程学院
第5章 工业机器人的感觉技术
学习内容：
§ 5.1 工业机器人的感觉系统 § 5.2 工业机器人的视觉 § 5.3 工业机器人的触觉
§ 5.4 工业机器人的位置及位移
§ 5.5 多感觉智能机器人
工业机器人的环境感觉技术
由视觉传感器得到的电信号, 经过A／D转换成数字信号, 称 为 数 字 图 像 。 一 般 地 , 一 个 画 面 可 以 分 成 256×256 像 素 、 512×512像素或1024×1024像素,像素的灰度可以用4位或8位 二进制数来表示。一般情况下, 这么大的信息量对机器人系统 来说是足够的。要求比较高的场合,还可以通过彩色摄像系统 或在黑白摄像管前面加上红、绿、蓝等滤光器得到颜色信息和 较好的反差。
电磁式传感器在一个线圈中通入高频电流, 就会产生磁场, 这个磁场接近金属物时, 会在金属物中产生感应电流, 也就是涡 流。 涡流大小随对象物体表面和线圈距离的大小而变化, 这个 变化反过来又影响线圈内磁场强度。磁场强度可用另一组线圈 检测出来, 也可以根据激磁线圈本身电感的变化或激励电流的 变化来检测。 图4.13是它的原理图。 这种传感器的精度比较 高, 而且可以在高温下使用。由于工业机器人的工作对象大多 是金属部件, 因此电磁式接近觉传感器应用较广, 在焊接机器人 中可用它来探测焊缝。
图 4.11 用接触觉阵列传感器引导随机搜索
每一步搜索过程由三部分组成: ① 接触觉信息的获取、 量化和对象表面形心位置的估算; ② 对象边缘特征的提取和姿势估算; ③ 运动计算及执行运动。 要判定搜索结果是否满足形心对中、姿势符合要求,则还 可设置一个目标函数, 要求目标函数在某一尺度下最优, 用这 样的方法可判定对象的存在和位姿情况。
图 4.1 视觉系统的硬件组成
1. 视觉传感器
视觉传感器是将景物的光信号转换成电信号的器件。大 多数机器人视觉都不必通过胶卷等媒介物,而是直接把景物摄 入。过去经常使用光导摄像等电视摄像机作为机器人的视觉 传感器, 近年来开发了CCD(电荷耦合器件)和MOS(金属氧化物 半导体)器件等组成的固体视觉传感器。固体传感器又可以分 为一维线性传感器和二维线性传感器,目前二维线性传感器已 经能做到四千个像素以上。由于固体视觉传感器具有体积小、 重量轻等优点, 因此应用日趋广泛。
工业机器人实训总结500字
工业机器人实训总结500字
本次工业机器人实训让我得到了十分宝贵的收获，有利于锻炼我学习能力与实
践能力，并提高自己的技术水平，在实训中我掌握了机器人的基本概念、基本原理、易语言的编写与程序的编写等能力，体会到快乐的自学的乐趣。
首先学习的是机器人的基本概念，包括机器人动作的特性，机械结构，操控系统，控制电路，传感器，使用方法等等。
其次学习的是机器人的工作原理和编程。
首先，要分析机器人当前的位置和目标位置，通过模拟程序来发出指令，确定机器人的运动轨迹，易语言编程完成遥控设备，确定轨迹，监控实时位置，使机器人达到其设定的位置及目标位置。
随着实现过程的完善，实训的结果也愈加明朗。
机器人的繁琐安装工作都由我
掌握，在掌握机器人的安装等过程中，不仅学会了基础知识，而且在实践中发挥了创造力。
实训期间经常对机器人进行多种控制，灵活应用易语言进行编程，同时运用模拟器模拟实现复杂的目标动作，收获了不少快乐。
总的来说，本次实训使我熟悉了工业机器人的基本概念及编程方法，感受到体
验自学的乐趣，也受益于熟悉安装与控制技术的提升，给我的将来的发展带来了莫大的帮助。
第五章机器人感觉技术
哈尔滨工业大学机电工程学院
机器人技术 19
1.3 倾角计(Inclinometer )
倾角传感器经常用于机器人系统俯仰、横滚角度的测量。
AccuStar II/DAS 20
AngleStar
哈尔滨工业大学机电工程学院
机器人技术与空间机构 20
1.4 电子罗盘
电子罗盘又称数字罗盘，原理是测量地球磁场，进行机器人在水平 面内偏转角度的测量。三轴电子罗盘可以测量机器人的俯仰、横滚和偏 转(RPY)角度。
如果在使用的环境中有除了有地球以外的磁场且这些磁场无法有效 的屏蔽时，那么电子罗盘的使用就有很大的问题，这时只能考虑使用陀 螺仪来测定航向了。
HMR3500 HoneyWell电子罗盘
数据刷新频率：25Hz
航向精度：高于1°
分辨率：0.1°
RS232接口
硬铁和软铁常规磁补偿
哈尔滨工业大学机电工程学院
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机器人技术与空间机构 25
加速度传感器主要指标
输出方式：模拟 vs 数字 测量轴数：2轴可以满足多数要求；Rover等移动机器人需 要3轴 量程：±2g ，可以反应机器人的动态特性； ±5g ，可以适 用于存在突然加速或者急停的情况 灵敏度：一般来说，越灵敏越好 带宽：动态性能测试需要上百Hz带宽，如振动测试
机器人技术与空间机构 21
1.5 陀螺仪(gyroscope)
根据陀螺的力学性质所制成的各种功能的陀螺装置称为陀螺仪。 陀螺仪分类：压电陀螺仪、微机械陀螺仪、光纤陀螺仪、激光陀螺仪， 都是电子式的。可以和加速度计、磁阻芯片、GPS等组合，做成惯性 导航控制系统(IMU)。
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通过检测物体弹性变形测量力，如采用应变片，弹簧的变形测量力；
机器人的感觉
4．3．1
PSD传感器
PSD(position sensitive device): 光束照射到1维的线和2维的 平面时，检测光照射位置的传感
器。PSD位置检测原理，见图4.9。
（ 4.3）
4．3．2
视觉传感器
视觉系统的硬件组成（《机器人感觉与多信息融合》， P75，图6-1）
(1)CCD传感器和图像
若只有定盘，感光量不随时间变化； 若有转盘且以角速度 回转，从两盘切缝正对时计,则感光 量变化情况见图4.3（b）。 对感光量变化规律进行二值化处理： ①把感光量的最大和最小值的中间值作为门槛值。 ②门槛值以上计为1，以下计为0。 设两盘上的切缝间隔同为 角
则：单位时间内的脉冲数 n
b. 光电式位置传感器
见图4.2(a)、(b)
实验得出感光量 与位移量x之间的函数关系或曲线图，并 记录存储。 实际检测时，测出 即可推出位移x 值。
c.直线光电编码器（光栅尺） 检测移动速度，也可检测位置（位移）、加速度。 （2）角度传感器
回转光电编码器（直接检测角速度）
结构：在光源和光电敏感元件之间装有刻上同样间隔切缝的转 盘和定盘,转盘与被测转轴相联。见图4.3（a）
②视觉传感器：使用一台摄像机。
③超声波传感器 ④触觉传感器 ⑤ 听觉传感器
（2）极近物体探测传感器（接近觉传感器）
功能：感知与物体的接近程度。 ①利用同性磁铁排斥力（力与距离的平方成反比）
②利用气压反力
见图4.4
接近距离x越小，汽缸压力p相对 气源压力P增大。
实验得出p与x的函数关系，并记 录存储。 探测时测定汽缸压力p，可推知距 离x。
③ 感光量三角波形变为矩形波（脉冲），方便计算机计录脉冲数。