传感器及单片机

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⒌ 听觉: (1) 特定人的语音识别系统 特定人语音识别方法是将事先指定的人的声音中的每一个字音的 特征矩阵存储起来,形成一个标准模板(或叫模板),然后再进行匹 配。它首先要记忆一个或几个语音特征,而且被指定人讲话的内容也 必须是事先规定好的有限的几句话。特定人语音识别系统可以识别讲 话的人是否是事先指定的人,讲的是哪一句话。
传感器实例:
彩色CCD Windows可识别 2.4G无线摄像头 常规 频率范围 ISM 2,400~2,483 MHz 发射功率 10mW/CE; 2mW/FCC 工作频点 2414MHz;2432MHz;2450MHz;2468MHz 无阻碍传输距离 100 米(最小) 调制模式 调频 工作温度 -10 ~ +50 ℃ / +14~ +122 ℉ 存储温度 -20 ~ +60 ℃ / -4 ~ +140 ℉ 接收机 天线 50 欧姆 SMA 工作湿度 ≤ 85%RH 接收灵敏度 ≤ -85dBm 摄像机 图像传感器类型 CCD 中 频 480MHz 图像总像素 PAL:628×582 像素 NTSC: 510×492 像素 解析度 420 电视线 可视角度 PAL:39°; NTSC:39° 最小照明度 5Lux 带宽 18MHz 工作电流 120 毫安(最大) 工作电压 DC +12 伏 尺寸 65*40*25毫米 视频输出信号标准 1.1Vpp±0.2Vpp@75 欧姆 , S/N >38dM 音频输出信号标准 3.0Vpp±1Vpp@600 欧姆 工作电流 180 毫安 ( 最大 )
传感器实例:
电子罗盘 输出为信号为一数值,用来指示当前传感器 和地球磁场之间的偏角。 规格: 测量芯片: 2块Philips KMZ51 磁阻传感器 电压: 5V
电流: 20mA
分辨率: 0.1 degree 精度: 3-4 degrees 校准后输出方式 1: 时间脉冲 1mS to 37mS 以 0.1mS 间隔 输出方式 2: I2C 接口, 0-255 and 0-359.9 SCL speed up to 1MHz 尺寸:32mm x 35mm
Arduino官方網站 www.arduino.cc
我们Arduino Duemilanove 2009版的技术规格: 1. Digital I/O 数字输入/输出端共 0~13。 2. Analog I/O 模拟输入/输出端共 0~5。 3. 支持USB接口协议及供电(不需外接电源)。 4. 支持ISP下载功能。 5. 支持单片机TX/RX端子。 6. 支持USB转TTL TX/RX端子。 7. 支持AREF端子。 8. 支持6組PWM端子(Pin11,Pin10,Pin9,Pin6,Pin5,Pin3)。 9. 输入电压:接上USB时无须外部供电或外部7V~12V DC输入。 10. 输出电压:5V DC输出和3.3V DC输出 和外部电源输入。 11. 采用Atmel Atmega168V-20PU单片机。 12. Arduino大小尺寸:宽70mm X 高54mm。 特点: 1. 开放原始码的电路图设计,程式开发界面免费下载, 也可依需求自己修改!! 2. Arduino 可使用ISP下载线,自我將新的IC程序烧入; 3. 可依据官方电路图,简化Arduino模组。 4. 可简单地与传感器、各式各样的电子元件连接 5. 支援多样的互动程式 如: Flash,Max/Msp,VVVV,PD,C,Processing等; 6. 使用低价格的微处理控制器(ATMEGA168V-10PI); 7. USB接口供电,不需外接电源,500mA自恢复保险丝避免你的 电脑USB电源过载,另外有提供9VDC输入接口; 8. 应用方面,利用Arduino,突破以往只能使用滑鼠,键盘,CCD等输 入的裝置的互动內容,可以更简单地达成单人或多人游戏互动。
传感器实例:
美国卡耐基梅隆大学出品的 CMUCam3 摄像头是第一款开源嵌入式图像 传感器。除了能实现所有CMU2+ 的功能以外,用户还能进行二次开发。 主要功能能够跟踪和监视高对比度 的区域,运动监测,颜色识别以及 检测,跟踪。同时还能输出不同的 视频格式到计算机进行额外的图像处理。 主要特点以及功能: * 完全开源 * 支持JPEG图像软件压缩 * 高达352x288的分辨率 * PAL格式视频输出 * 开源开发环境,Linux或者Windows * 支持SD和MMCFat16读取 * 4路舵机控制* CMU2+模拟器,可以实现所有CMU 2+的功能 * 以 26 FPS 的速率进行运动监测 * FIFO多通道,高分辨率图像输出 * 相应的图像抓取软件
2、机器人传感器分类
(3)位置觉 检测内容:物体的位置、角度、距离 应用目的:物体空间位置、判断物体移动 传感器件:光敏阵列、CCD等 (4)形状觉 检测内容:物体的外形 应用目的:提取物体轮廓及固有特征,识别物体 传感器件:光敏阵列、CCD等
⒉ 力觉: 机器人力传感器就安装部位来讲,可以分为关节力传感器、腕 力传感器和指力传感器。 国际上对腕力传感器的研究是从20世纪70年代开始的,主要研究 单位有美国的DRAPER实验室、SRI研究所、IBM公司和日本的日立公 司、东京大学等单位。 (1)触觉: 作为视觉的补充,触觉能感知目标物体的表面性能和物理特 性:柔软性、硬度、弹性、粗糙度和导热性等。 触觉研究从20世纪80年代初开始,已取得了大量的成果。
传感器实例:
5自由度传感器 5个自由度的感知,可以有足够多的信号来 进行数据融合。从而获得相对于编码器系统 好得多的定位数据。 5个自由度包括,采用ADXL330的三轴加 速度传感器,IDG300双轴陀螺仪。这种 传感器组合对于室外的惯性定位具有非常好的效果。 IDG300是第一款多轴MEMs(微型压电)陀螺仪。微型压电陀螺是一种 应用科氏力原理的角速度传感器,它输出一个和角速度成正比的模拟电 压信号。 陀螺仪是一种用来测量角速和角度的传感器,一般用来对机器人进行姿势 修正。 一般来说,通过对角速度进行采集来获得机器人姿态角度的变化; 对角速度作积分运算就可以计算出目前机器人的姿态角度。 技术规格: 电压:3.3V 灵敏度:正负5000/sec角速度检测 3.6g的加速度检测 输入电压:0.1-2.8V 尺寸:20mm x 23mm
2、机器人传感器分类
(2) 非特定人的语音识别系统 非特定人的语音识别系统大致可以分为语言识别系统,单词识别 系统,及数字音(0~9)识别系统。非特定人的语音识别方法则需要 对一组有代表性的人的语音进行训练,找出同一词音的共性,这种训 练往往是开放式的,能对系统进行不断的修正。在系统工作时,将接 收到的声音信号用同样的办法求出它们的特征矩阵,再与标准模式相 比较。看它与哪个模板相同或相近,从而识别该信号的含义。
传感器实例:
SHARP红外距离传感器 用于模型或机器人 制作,可以用来测量距离。 技术规格: 探测距离:10-80cm 工作电压:4-5.5V 标准电流消耗:33-50 mA 输出量:模拟量输出,输出电压和探测距离成反比例
传感器实例:
超声波传感器urm 采用工业级高性能AVR单片机作处理器, 具有温度校正和软件补偿,板载RS485 接口能实现多模块并联工作,最多并联32个。 技术规格:
2、机器人传感器分类
(a)接触觉 检测内容:与对象是否接触,接触的位置 应用目的:确定对象位置,识别对象形态,控制速度,安全保障, 异常停止,寻径 传感器件:光电传感器、微动开关、薄膜特点、压敏高分子材料 (b)压觉 检测内容:对物体的压力、握力、压力分布 应用目的:控制握力,识别握持物,测量物体弹性 传感器件:压电元件、导电橡胶、压敏高分子材料 (c)滑觉 检测内容:垂直握持面方向物体的位移,重力引起的变形 应用目的:修正握力,防止打滑,判断物体重量及表面状态 传感器件:球形接点式、光电旋转传感器、角编码器、振动检测器 (2)精确力觉 检测内容:机器人有关部件(如手指)所受外力及转矩 应用目的:控制手腕移动,伺服控制,正解完成作业 传感器件:应变片、导电橡胶
主讲:梅励
1、什么是传感器?
传感器是一种物理装置或生物器官,能够探测、感受外界的信号、物理 条件(如光、热、湿度)或化学组成(如烟雾),并将探知的信息传递 给其他装置或器官。 *传感器的定义 国家标准GB7665-87对传感器下的定义是:“能感受规定的被测量并 按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换 元件组成”。传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将检 测感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输 出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是 实现自动检测和自动控制的首要环节。
传感器实例:
3线并行寻线器 寻线传感器可以帮助进行白线或 者黑线的跟踪,可以检测白底中 的黑线,也可以检测黑底中的白 线。3组寻线信号可以提供稳定 的TTL输出信号,使寻线更准确 更稳定。是寻线机器人的必备传感器。 技术规格: 1.工作电源:+5V 2.工作电流:<15mA 3.工作温度范围 :-10℃~+ 4.输出接口:5线制接口(5V/GND/L/C/R) 5.输出电平:TTL电平(黑线低电平有效,白线高电平有效) 6.模块尺寸:20mm × 60 mm 7.安装孔间距:52mm 8.模块重量:约30g
3、机器人的大脑——控制器
对于一个机器人而言,最重要的莫过于他的控制器了,这也是我们学 习的重点,如果光完成了机械部分而没有控制部分,那你的机器人只不过是 一块废品,可见控制器的重要性。 说道机器人的控制器,最常见也最易学的也就是单片机了,但单片机种类 繁多,各个单片机所用的编程语言也是大同小异,由于硬件问题,我们就 以美国最新的一款单片机Arduino Duemilanove 2009版为主要机器人控制 器来进行学习。 什麼是Arduino? Arduino是一塊基於 開放原始碼的Simple i/o 介面版,並且具有使 用類似java,C語言的 開發環境。讓您可以 快速使用Arduino語言 與Flash或Processing …等軟體,作出互動 作品。Arduino可以使 用開發完成的電子元 件例如Switch或sensors 或其他控制器、LED、 步進馬達或其他輸出裝置。
2、机器人传感器分类
⒋ 接近觉: 研究它的目的是使机器人在移动或操作过程中获知目标(障碍) 物的接近程度,移动机器人可以实现避障,操作机器人可避免手爪对目标 物由于接近速度过快造成的冲击。 接近觉 检测内容:对象物是否接近,接近距离,对象面的倾斜 应用目的:控制位置,寻径,安全保障,异常停止 传感器件:光传感器、气压传感器、超声波传感器、电涡流传 感器、霍尔传感器
Baidu Nhomakorabea
问:开关是不是传感器呢?
2、机器人传感器分类
根据检测对象的不同可分为内部传感器和外部传感器。 a.内部传感器:用来检测机器人本身状态(如手臂间角度)的传感器。 多为检测位置和角度的传感器。 b.外部传感器:用来检测机器人所处环境(如是什么物体,离物体的 距离有多远等)及状况(如抓取的物体是否滑落)的传感器。具体有物体 识别传感器、物体探伤传感器、接近觉传感器、距离传感器、力觉传感器, 听觉传感器等。 具体有: ⒈ 视觉:20世纪50年代后期出现,发展十分迅速,是最重要的传感器之一。 机器视觉从20世纪60年代开始首先处理积木世界,后来发展到处理室 外的现实世界。20世纪70年代以后,实用性的视觉系统出现了。 视觉一般包括三个过程:图像获取、图像处理和图像理解。 相对而言,图像理解技术还很落后。 (1)明暗觉 检测内容:是否有光,亮度多少 应用目的:判断有无对象,并得到定量结果 传感器件:光敏管、光电断续器 (2)色觉 检测内容:对象的色彩及浓度 应用目的:利用颜色识别对象的场合 传感器件:彩色摄像机、滤波器、彩色CCD
传感器实例:
热释电效应的人体热释运动传感器 能检测到人体或动物身上 发出的红外线,配合菲涅尔透 镜能是传感器探测范围更远更 广。与Arduino专用传感器扩展 板结合使用,可以非常容易地 实现与人体或动物相关的互动。
产品参数:
1.探测角度120度
2.探测距离7米 3.TTL开关信号输出 4.输出30秒延时,不可调 5.常用于做防盗器等设备.
1. 工作电源:+5V 2. 工作电流:<20mA 3. 工作温度范围 :-10℃~+70℃ 4. 超声波距离测量: 最大测量距离―500cm 最小测量距离―4cm 分辨率-1cm 误差-1% 5. 模块内带温度补偿电路提高测量精度。 6. 模块使用RS485总线通讯,编写通讯程序非常的便捷。 7. 模块尺寸:34mm × 51 mm 8. 模块重量:约30g
Arduino特色 開放原始碼的電路圖設計,程式開發介面 免費下載,也可依需求自己修改!! Arduino 可使用ISCP線上燒入器,自我將新的IC晶片燒入「bootloader」。 可依據官方電路圖,簡化Arduino模組,完成獨立運作的微處理控制。 可簡單地與感測器,各式各樣的電子元件連接(EX:紅外線,超音波,熱敏 電阻,光敏電阻,伺服馬達,…等) 支援多樣的互動程式 ex: Flash,Max/Msp,VVVV,PD,C,Processing…等 使用低價格的微處理控制器(ATMEGA8-16) NT$120~NT$150 USB介面,不需外接電源。另外有提供9VDC輸入 應用方面,利用Arduino,突破以往只能使用滑鼠,鍵盤,CCD等輸入 的裝置的互動內容,可以更簡單地達成單人或多人遊戲互動。
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