机器人中的传感器
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另有光电传感器。
Senses of Robotics
7.1 传感器的种类
2.内部状态的感觉 (2)角度传感器： 回转式编码器。
编码器——增量式 和 绝对式测量
在增量式测量中， 移动部件每移动一个基 本长度单位，位置传感 器便发出一个测量信号， 此信号通常是脉冲形式。 这样，一个脉冲所代表 的基本长度单位就是分 辨力，对脉冲计数，便 可得到位移量。
7.1 传感器的种类
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。
x L(2e E) E
E：输入电压 L：最大移动距离 x：向左端移动的距离 e：电阻右侧的输出电压
Senses of Robotics
7.1 传感器的种类
2.内部状态的感觉 （1）位置和角度传感器
•转速测量 •转子磁极位置测量 •角位移测量
Senses of Robotics
7.1 传感器的种类
3.外部状况的感觉 （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。
Senses of Robotics
其他角编码器外形（续）
Baidu Nhomakorabea
拉线式角编 码器利用线轮， 能将直线运动转 换成旋转运动。
一、绝对式编码器
绝对式编码器按照 角度直接进行编码， 可直接把被测转角用 数字代码表示出来。 根据内部结构和检测 方式有接触式、光电 式等形式。
透光区
不透光区
10码道光电绝对式码盘
零位标志
绝对式接触式编码器演示
4个电刷
编码器的安装方式 1.编码器
的套式安装
安装套
2.编码器的轴式安装
安装轴
编码器在数控 加工中心的刀库选刀
控制中的应用
角编码器与 旋转刀库连接
刀具
旋转刀库 角编码器的输出为
当前刀具号
被加工工件
编码器在伺服电机中的应用
利用编码器测 量伺服电机的转速、 转角，并通过伺服 控制系统控制其各 种运行参数。
n = 60 × 65536 /（1024 × 5） r/min
= 768 r/min
T法测速（适合于低转速场合）
编码器输出脉冲
m2 时钟脉冲fc
···
编码器每转产生 N 个脉冲，用已知 频率fc作为时钟，填充到编码器输出的两 个相邻脉冲之间的脉冲数为m2 ，则转速 (r/min)为 n = 60fc / （Nm2 ）
开 1/4 节 距 ， 两 组 狭 缝 相 对 应
的光敏元件所产生的信号A、
B彼此相差90相位，用于辩向。
当编码正转时，A信号超前B
信号90；当码盘反转时，B信
号超前A信号90。
在上一页图的码盘里圈，还有一根狭缝C， 每转能产生一个脉冲，该脉冲信号又称“一转信 号”或零标志脉冲，作为测量的起始基准。
AB
A
C
B
C
光敏元件
盘码及 狭缝
零位标志
光电编码器的输出波形
为了判断码盘旋转的方向，在 上图的光栏板上的两个狭缝距离是 码盘上的两个狭缝距离的（m +1/4） 倍，m 为正整数，并设置了两组光 敏元件A、B，有时又称为sin、cos元 件。
辨向信号和零标志
光电编码器的光栏板上有
A组与B组两组狭缝，彼此错
增量式测量得到的脉冲波形
绝对式测量的特点是：每一被测点都有一个对应的编 码，常以二进制数据形式来表示。绝对式测量即使断 电之后再重新上电，也能读出当前位置的数据。典型 的绝对式位置传感器有绝对式角编码器。
数字式角编码器
（参考德国沃申道夫公司资料）
信号航空插头
其他角编码器外形
（参考德国图尔克传感与自动化技术专业公司）
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。
Senses of Robotics
7.1 传感器的种类
3.外部状况的感觉 （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。
小能分辨的角度及分辨率为：
α=360°/2n 分辨率=1/2n
增量式光电编码器的分辨力及分辨率
增量式光电编码器的测量精度取 决于它所能分辨的最小角度，而这与码
盘圆周上的狭缝条纹数n 有关，即最小
能分辨的角度及分辨率为：
360o
n
分辨率 1 n
二、增量式编码器 转轴 LED 光栏板及辨向用的A、B狭缝
T法测速举例 有一增量式光电编码器，其参数为1024p/r， 测得两个相邻脉冲之间的脉冲数为3000，时钟频 率fc为1MHz ，则转速（r/min)为 ：
编码器输出脉冲
m2 时钟脉冲fc
···
n = 60fc /（Nm2 ） = 60*1000000/（1024*3000）
=19.53 r/min
三、角编码器的应用
角编码器除了能直接测量角位移或间 接测量直线位移外，可用于数字测速、工 位编码、伺服电机控制等。
M法测速（适合于高转速场合） m1
T 编码器每转产生 N 个脉冲，在T 时间段内有 m1 个脉冲产生，则转速
（r/min)为 ：n = 60m1/（NT）
例题
m1
T
有一增量式光电编码器，其参数为 1024p/r， 在5s时间内测得65536个脉冲，则 转速（r/min)为 ：
机器人控制技术基础
第7章
7 机器人的感觉 Senses of Robotics
7.1 传感器的种类 7.2 触觉信息的获取 7.3 视觉信息的获取 7.4 距离信息的获取
Senses of Robotics
7.1 传感器的种类
1.传感器的分类 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，
4位二进制 码盘
+5V输入 公共码道
最小分辨角度为 α=360°/2n
2．绝对式光电编码器
低位 高位
a）光电码盘的平面结构（8码道） b）光电码盘与光源、光敏元件的对应关系（4码 道）
绝对式光电编码器的分辨力及分辨率
绝对式光电编码器的测量精度 取决于它所能分辨的最小角度，而
这与码盘上的码道数n 有关，即最
Senses of Robotics
7.1 传感器的种类
2.内部状态的感觉 (2)角度传感器： 回转式编码器。
编码器——增量式 和 绝对式测量
在增量式测量中， 移动部件每移动一个基 本长度单位，位置传感 器便发出一个测量信号， 此信号通常是脉冲形式。 这样，一个脉冲所代表 的基本长度单位就是分 辨力，对脉冲计数，便 可得到位移量。
7.1 传感器的种类
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。
x L(2e E) E
E：输入电压 L：最大移动距离 x：向左端移动的距离 e：电阻右侧的输出电压
Senses of Robotics
7.1 传感器的种类
2.内部状态的感觉 （1）位置和角度传感器
•转速测量 •转子磁极位置测量 •角位移测量
Senses of Robotics
7.1 传感器的种类
3.外部状况的感觉 （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。
Senses of Robotics
其他角编码器外形（续）
Baidu Nhomakorabea
拉线式角编 码器利用线轮， 能将直线运动转 换成旋转运动。
一、绝对式编码器
绝对式编码器按照 角度直接进行编码， 可直接把被测转角用 数字代码表示出来。 根据内部结构和检测 方式有接触式、光电 式等形式。
透光区
不透光区
10码道光电绝对式码盘
零位标志
绝对式接触式编码器演示
4个电刷
编码器的安装方式 1.编码器
的套式安装
安装套
2.编码器的轴式安装
安装轴
编码器在数控 加工中心的刀库选刀
控制中的应用
角编码器与 旋转刀库连接
刀具
旋转刀库 角编码器的输出为
当前刀具号
被加工工件
编码器在伺服电机中的应用
利用编码器测 量伺服电机的转速、 转角，并通过伺服 控制系统控制其各 种运行参数。
n = 60 × 65536 /（1024 × 5） r/min
= 768 r/min
T法测速（适合于低转速场合）
编码器输出脉冲
m2 时钟脉冲fc
···
编码器每转产生 N 个脉冲，用已知 频率fc作为时钟，填充到编码器输出的两 个相邻脉冲之间的脉冲数为m2 ，则转速 (r/min)为 n = 60fc / （Nm2 ）
开 1/4 节 距 ， 两 组 狭 缝 相 对 应
的光敏元件所产生的信号A、
B彼此相差90相位，用于辩向。
当编码正转时，A信号超前B
信号90；当码盘反转时，B信
号超前A信号90。
在上一页图的码盘里圈，还有一根狭缝C， 每转能产生一个脉冲，该脉冲信号又称“一转信 号”或零标志脉冲，作为测量的起始基准。
AB
A
C
B
C
光敏元件
盘码及 狭缝
零位标志
光电编码器的输出波形
为了判断码盘旋转的方向，在 上图的光栏板上的两个狭缝距离是 码盘上的两个狭缝距离的（m +1/4） 倍，m 为正整数，并设置了两组光 敏元件A、B，有时又称为sin、cos元 件。
辨向信号和零标志
光电编码器的光栏板上有
A组与B组两组狭缝，彼此错
增量式测量得到的脉冲波形
绝对式测量的特点是：每一被测点都有一个对应的编 码，常以二进制数据形式来表示。绝对式测量即使断 电之后再重新上电，也能读出当前位置的数据。典型 的绝对式位置传感器有绝对式角编码器。
数字式角编码器
（参考德国沃申道夫公司资料）
信号航空插头
其他角编码器外形
（参考德国图尔克传感与自动化技术专业公司）
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。
Senses of Robotics
7.1 传感器的种类
3.外部状况的感觉 （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。
小能分辨的角度及分辨率为：
α=360°/2n 分辨率=1/2n
增量式光电编码器的分辨力及分辨率
增量式光电编码器的测量精度取 决于它所能分辨的最小角度，而这与码
盘圆周上的狭缝条纹数n 有关，即最小
能分辨的角度及分辨率为：
360o
n
分辨率 1 n
二、增量式编码器 转轴 LED 光栏板及辨向用的A、B狭缝
T法测速举例 有一增量式光电编码器，其参数为1024p/r， 测得两个相邻脉冲之间的脉冲数为3000，时钟频 率fc为1MHz ，则转速（r/min)为 ：
编码器输出脉冲
m2 时钟脉冲fc
···
n = 60fc /（Nm2 ） = 60*1000000/（1024*3000）
=19.53 r/min
三、角编码器的应用
角编码器除了能直接测量角位移或间 接测量直线位移外，可用于数字测速、工 位编码、伺服电机控制等。
M法测速（适合于高转速场合） m1
T 编码器每转产生 N 个脉冲，在T 时间段内有 m1 个脉冲产生，则转速
（r/min)为 ：n = 60m1/（NT）
例题
m1
T
有一增量式光电编码器，其参数为 1024p/r， 在5s时间内测得65536个脉冲，则 转速（r/min)为 ：
机器人控制技术基础
第7章
7 机器人的感觉 Senses of Robotics
7.1 传感器的种类 7.2 触觉信息的获取 7.3 视觉信息的获取 7.4 距离信息的获取
Senses of Robotics
7.1 传感器的种类
1.传感器的分类 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，
4位二进制 码盘
+5V输入 公共码道
最小分辨角度为 α=360°/2n
2．绝对式光电编码器
低位 高位
a）光电码盘的平面结构（8码道） b）光电码盘与光源、光敏元件的对应关系（4码 道）
绝对式光电编码器的分辨力及分辨率
绝对式光电编码器的测量精度 取决于它所能分辨的最小角度，而
这与码盘上的码道数n 有关，即最