机器人传感器1资料
工业机器人内部传感器
根据码盘上透光区域与不透光区域分布的不同，光电编码器又可分为 相对式（增量式）和绝对式两种类型。
1）相对式光电编码器
测量旋转运动最常见的传感器是相对式光电编码器，其圆形码盘（见图4-9）上的 透光区与不透光区相互间隔，均匀分布在码盘边缘，分布密度决定测量的解析度。在 码盘两边分别装有光源及光敏元件。
1.2 速度传感器
1．测速发电机
测速发电机是一种模拟式速度传感器，它实际上是一台小型永磁式直流发电机，其 结构原理如图4-13所示。
图4-13 直流输出测速发电机结构原理图
当通过线圈的磁通量恒定时，位于磁场中的线圈旋转使线圈两端产生的电压 u（感应电动势） 与线圈（转子）的转速 成正比，即
u A
1）模拟方式
在模拟方式下，必须有一个频率/电压（F/V）变换器，用来将编码器测得的脉冲 频率转换成与速度成正比的模拟电压，其原理如图4-14所示。F/V变换器必须有良好 的零输入、零输出特性和较小的温度漂移才能满足测试要求。
图4-14 模拟方式的相对式光电编码器测速
2）数ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ方式
数字方式测速是利用数学方式通过计算软件计算出速度。角速度是转角对时间的一阶导数，
工业机器人基础
工业机器人内部传感器
1.1 位移传感器
1．电位器式位移传感器
电位器式位移传感器一般用于测量工业机器人的关节线位移和角位移，是 位置反馈控制中必不可少的元件，它可将机械的直线位移或角位移输入量转 换为与其成一定函数关系的电阻或电压输出。
电位器式位移传感器主要由电阻元件、骨架及电刷等组成。根据滑动 触头·运动方式的不同，电位器式位移传感器分为直线型和旋转型两种。
式中，A 为常数。
扫地机器人传感器简介
光电编码器是扫地机器人上的位置和速度检测的传 感器，扫地机器人上的光电编码器通过减速器和驱 动轮的驱动电机同轴相连，并以增量式编码的方式 记录驱动电机旋转角度对应的脉冲。由于光电编码 器和驱动轮同步旋转，利用码盘、减速器、电机和 驱动轮之间的物理参数，可将检测到的脉冲数转换 成驱动轮旋转的角度，即机器人相对于某一参考点 的瞬时位置，这就是所谓的里程计。光电编码器已 经成为在电机驱动内部、轮轴，或在操纵机构上测 量角速度和位置的最普遍的装置。因为光电编码器 是本体感受式的传感器，在机器人参考框架中，它 的位置估计扫地机器人的回充传感器位于扫地机器人正前方，由4组
红外接收器组成，可以精准锁定充电座指引信号，大幅度
提升回充效率。扫地机器人所带电池容量有限，所以就需
要在电量低时自动返回充电基座进行充电再返回原位置继
续打扫。当电量低于限定值时，控制器会向红外线发射器
01
发送信号，红外线发射器向四周发射红外线。充电基座安
电子罗盘
电子罗盘是利用地磁场，检测电子罗盘模块相对于地磁场方向的偏转角度的传感器。 电子罗盘模块是由高可靠性的磁性传感器及驱动芯片组成，集成度非常高，实现了 高可靠性、高精度、强抗磁场干扰的数码电子罗盘功能。电子罗盘模块有两个磁性 传感器和一个驱动芯片构成。磁性传感器里面包含一个LR振荡电路，当磁性传感器 与地球磁感线平行方向夹角发生变化时，LR振荡电路的磁感应系数也会发生变化。 驱动芯片通过磁性传感器磁感应系数的变化可以计算出磁性传感器与地球磁感线之 间的夹角，驱动芯片可以连接三个磁性传感器，这三个磁性传感器方向互为垂直， 这样就可以测量在三维方向上与地球磁感线的夹角，从而得到当前的三维方向。电 子指南针模组只要得到水平方向上与地球磁感线的夹角就可以测得方向。
机器人传感器教学课件
展望机器人传感器在未来的进一步应用和发展。
总结
对全文进行简洁明了的总结，并鼓励学习者继续深入研究机器人传感器。
第六章：加速度传感器
1
加速度传感器的定义
解释什么是加速度传感器以及它如何测量物体的加速度。
2
加速度传感器的类型
介绍不同种类的加速度传感器，如压电传感器和微机电系统传感器。
3
加速度传感器的应用
探索加速度传感器在运动测量、导航和医疗诊断中的实际应用。
第七章：总结与展望
机器人传感器的发展历程
追溯机器人传感器从诞生到现在的发展历程。
1 声音传感器的定义
解释声音传感器如何侦测和识别声音信号。
2 声音传感器的类型
介绍不同类型的声音传感器，例如麦克风传感器和声音压力级传感器。
3 声音传感器的应用
探索声音传感器在语音识别、环境监测和安全系统中的应用。
第四章：温度传感器
1
温度传感器的定义
解释温度传感器如何测量周围环境的温度。
2
温度传感器的类型
探索不同类型的温度传感器，例如热电阻和热电偶。
3
温度传感器的应用
介绍温度传感器在气象学、医疗设备和电子设备中的实际应用。
第五章：压力传感器
压力传感器的定义
详细解释压力传感器如何测量物 体器的应用
介绍不同种类的压力传感器，例 如压电式传感器和压阻式传感器。
探索压力传感器在汽车制造业、 医疗领域和液体流量监测中的实 际应用。
机器人传感器的作用
解释机器人传感器在现实世 界中的实际应用。
第二章：光电传感器
光电传感器的定义
详细解析光电传感器的工作原理 和功能。
光电传感器的类型
机器人传感器(1)资料
机器人传感器概述
二
章
内传感器
机
外传感器
器
人Байду номын сангаас
传感器的性能指标
传
感
多传感器信息融合技术
器 小结
南京大学金陵学院信息科学与工程学院智能机器人实验室
一、机器人传感器概述 1、传感器的定义和组成
(1)机器人传感器可狭义的定义为：“将外界 的输入信号变换为电信号的一类元件。”如下 图所示：
来自外界的信号 传感器 电信号
南京大学金陵学院信息科学与工程学院智能机器人实验室
传感器与感知
感知任务: 获取(感知)自身状态或环境的信息 传 感 器: 用于定量感知自身状态或
环境特定物质属性的
电子/机械/化学设备
感知在移动机器人系统中的地位
定位
建 模
感知
位置地图
环 境
认知
规 划
控制
传感器与感知
感知功能特征
人类/生物感知器官
- 视觉: 眼 (光信息感知, 光) - 听觉: 耳 (声响信息感知, 声音) - 触觉: 皮肤 (物理信息感知, 热) - 嗅觉: 鼻 (气味信息感知, 化学) - 味觉: 舌 (液味信息感知, 化学)
南京大学金陵学院信息科学与工程学院智能机器人实验室
一、机器人传感器概述
1、传感器的定义和组成 （2）传感器一般由敏感元件、转换部分组成：
➢ 敏感元件（Sensitive element）：直接感受 被测量，并输出与被测量成确定关系的某一 物理量的元件。
➢ 转换部件（Transducer）：以敏感元件的输 出为输入，把输入转换成电路参数。
试着想想对应 的传感器
传感器与感知
人所不及的传感能力
机器人技术基础课件第六章 机器人传感器
物理量
电量
目前，传感器转换后的信号大多为电信号。 因而从狭义上讲，传感器是把外界输入的非电信 号转换成电信号的装置。
6.1 机器人传感器概述
6.1.1 传感器的基本概念
2、传感器的组成
传感器一般由敏感元件、转换部分组成
基
被 测 量
敏 感 元 件
转 换 元 件
本 转 换 电
电 信 号
路
6.1 机器人传感器概述
6.2 内传感器
增量式编码器
6.2.1 位移（位置）传感器
（1）信号性质
输出信号为一串脉冲，每一个脉
冲对应一个分辨角，对脉冲进行计 数N，就是对 的累加，即，角位移 ＝N。
如： ＝0.352，脉冲N＝1000，
则：
＝ 0.352×1000＝ 352
增量式编码器的信号性质
6.2 内传感器
增量式编码器
6.2 内传感器
6.2.1 位移（位置）传感器
2、光电编码器
光电编码器是角度（角速度）检测装置，通过光 电转换，将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲 数字量的传感器。具有体积小，精度高，工作可靠 等优点，应用广泛。
编码器
6.2 内传感器
6.2.1 位移（位置）传感器
2、光电编码器
轴式
套式
电信号
二进制编码
• 满足机器人控制的要求 • 满足机器人自身安全和机器人使用者的安全性要求
6.1 机器人传感器概述
6.1.4 机器人传感器的分类
1)按被测物理量分类 常见的被测物理量
机械量:长度,厚度,位移,速度,加速度, 旋转角,转数,质量,重量,力,力矩;
热工量:温度、热量、比热容、热流、 热 分布、压力（压强）、压差、真空度、流 量、流速、物位、 液位、界面、噪声
机器人传感器
即通过把分散敏感元件排列成矩阵式格子来设 计的。 ❖ 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。
00:47
压觉传感器原理
❖ 这种传感器是对小型线性调整器的改进。 ❖ 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
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力觉ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
❖ 力觉传感器的作用 ❖ 关节力传感器 ❖ 腕力传感器 ❖ 基座力传感器
00:47
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。
“电脑化”是这代机器人的重要标志。
00:47
机器人传感器的分类
❖ 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。
❖ 内部检测传感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知它自己的状态， 以调整并控制机器人的行动。它通常由位置、加速度、 速度及压力传感器组成。
❖ 外界检测传感器用于机器人对周围环境、日标构的状
00:47
机器人传感器
00:47
目录
❖ 概述 ❖ 触觉传感器 ❖ 接近觉传感器 ❖ 视觉传感器 ❖ 听觉、嗅觉、味觉及其他传感器
小结
00:47
概述
❖ 机器人与传感器 ❖ 机器人传感器分类
00:47
机器人与传感器 ❖ 机器人及机器人传感器的定义 ❖ 机器人的发展历史
00:47
机器人及机器人传感器的定义
人工皮肤触觉传感器的研究重点
00:47
常见的工业机器人传感器类型和作用介绍
常见的工业机器人传感器类型和作用介绍工业机器人是现代工业生产中的重要设备，它可以自动完成各种工艺操作，提高生产效率和质量。
而机器人要实现自主操作和与环境的交互，就必须依赖传感器来获取各种信息。
下面将介绍一些常见的工业机器人传感器类型及其作用。
1.视觉传感器：视觉传感器是机器人中应用最广泛的传感器之一，可以帮助机器人获取周围环境的图像信息，实现目标识别、位置定位、检测等功能。
常见的视觉传感器包括CCD相机、CMOS相机等，其分辨率越高，精度越高。
2.力传感器：力传感器可以测量机器人与周围环境之间的力和力矩，实现精确控制和操作。
常见的力传感器有电容式、压阻式、电感式等，可以应用于装配、抓取、力控处置等任务。
3.距离传感器：距离传感器可以测量机器人与物体之间的距离，实现避障、定位等功能。
常见的距离传感器包括激光传感器、超声波传感器、红外线传感器等，可以用于测距、测量高度等任务。
4.光电传感器：光电传感器可以检测物体的存在、颜色、形状等特性，实现物体识别、分类、定位等功能。
常见的光电传感器有光电开关、光幕、光电编码器等，可以应用于自动分拣、装配等任务。
5.温度传感器：温度传感器可以测量机器人周围环境的温度变化，实现温度控制、安全保护等功能。
常见的温度传感器包括热敏电阻、热电偶等，可以用于焊接、烤箱等工作环境中。
6.声音传感器：声音传感器可以检测周围环境中的声音，实现语音交互、声音控制等功能。
常见的声音传感器有麦克风、声纳等，可以应用于机器人导航、语音识别等任务。
7.气体传感器：气体传感器可以检测周围环境中的气体浓度和成分，实现气体分析、安全监测等功能。
常见的气体传感器有气体传感电阻、气体传感器阵列等，可以应用于有害气体探测、环境监测等任务。
8.触摸传感器：触摸传感器可以感知机器人与物体接触的力和位置，实现精确控制和安全保护。
常见的触摸传感器有电容触摸传感器、压阻触摸传感器等，可以用于装配、物体操纵等任务。
机器人传感器
1. 机器人传感器
（8）机器人嗅觉传感器：
原理：机器嗅觉是一种模拟生物嗅觉工作原理的新颖仿生检测技术，机器嗅觉系统通
常由交叉敏感的化学传感器阵列和适当的计算机模式识别算法组成，阵列中的
气体传感器各自对特定气体具有较高的敏感性，由一些不同敏感对象的传感器 构成的阵列可以测得被测样品挥发性成分的整体信息，与人的鼻子一样，闻到
，而且可以进行任务规划、路径规划以完成既定的工作任务和工作目标。
机器人视觉
机器人触觉
机器人力觉
1. 机器人传感器
（2）机器人传感器的分类：
a.内部传感器:
主要感知与机器人自身参数相关的内部信息，如位移、速度、加速度等。
主要有位置传感器、速度和加速度传感器、陀螺等。 b.外部传感器: 主要感知本体以外的外界物理信息，如障碍物的位置、形状、颜色、距离、接触 受力等。主要包括视觉传感器、听觉传感器、触觉传感器、力觉传感器、滑觉传 感器、陀螺传感器、接近觉传感器、距离传感器、嗅觉传感器、味觉传感器以及 生物传感器。
1. 机器人传感器
（5）机器人触觉传感器：
1，触觉传感器十年前已开始实用化，而且具有非常高的性能，业界正在进行以下三大 方面的新技术开发：大面积化。使用场所及应用的多样化；研发类似人类皮肤的触 觉传感，不仅检测位置，还要同时检测力度、压力、温度、表面凸凹、有无摩擦等； 利用CMOS等工艺进行集成。 2，美国麻省理工学院视觉科学学科联合波士顿东北大学研究团队成功研制了一种触觉 传感器GelSight，比人类手指更加灵活敏感。GelSight不是以机器来辨识触觉，而
1. 机器人传感器
1，将识别对象的声音从周围杂音中分离出来的音源分离技术，是听觉传感器得以普及
（4）机器人听觉传感器：
常见的工业机器人传感器类型和作用介绍
常见的工业机器人传感器类型和作用介绍
1、光传感器光传感器可以识别光或电压的变化，然后根据光的变化产生相应的电压差。
工业机器人常用的光传感器有光伏电池和光敏电阻等。
2、扭矩传感器扭矩传感器可以识别工业机器人手臂及末端工具施加的力，为工业机器人提供了触觉。
一般工业机器人的扭矩传感器会安装在工业机器人和工具之间，以监控机器人施加在工具上的力。
3、接近传感器接近传感器可以在不需要对物体有物理接触的情况下对物体进行检测，工作方式也比较简单。
常见的接近传感器是由发射器发射电磁波，接收器接收并分析物体返回的信号。
工业机器人常用的接近传感器有红外收发器，可以通过红外光束的反射和捕获来来识别障碍物，检测附近物体的存在。
4、加速度传感器加速度传感器可以通过动力和静力来测量加速度和倾斜度。
通过对这两个力的测量，机器人可以确定移动物体所需要的加速度，并且确定机器人的平衡情况。
机器人的传感器及其应用
机器人的传感器及其应用近年来，人工智能和机器人技术得到了飞速的发展，它们的应用也逐渐渗透到各个领域。
机器人的传感器是机器人最重要的组成部分之一，它能够帮助机器人感知周围环境，从而更好地完成任务。
本文将围绕机器人的传感器及其应用展开探讨。
一、机器人常用的传感器机器人常用的传感器有红外线传感器、超声波传感器、激光传感器、视觉传感器等，这些传感器分别有不同的功能。
下面我们将逐一介绍其功能。
1. 红外线传感器红外线传感器是将红外线能量转换为信号输出的一种传感器，它主要用于检测温度、避障及追踪等功能。
对于机器人而言，红外线传感器可用于自动寻线和避障，对于机器人走过的路程也起到了记录的作用。
2. 超声波传感器超声波传感器是一种利用声波输入和输出信号来确定物体距离的传感器。
它通常用于测距和避障系统中，该传感器能够定位、测距、检测物体运动方向和速度。
3. 激光传感器激光传感器是一种利用激光束在空气中反射和散射的信号来识别障碍物的传感器。
它能够测量物体的距离和位置，用于机器人的室内定位、三维建模等方面。
4. 视觉传感器视觉传感器可以进一步分为单目和双目视觉传感器，它们能够模拟人眼视角，识别并测量物体位置和方向。
对于机器人而言，由于视觉传感器可以帮助机器人识别环境和对象，因此在研发自主导航和智能抓取等方面具有重要的应用前景。
二、机器人传感器的应用机器人由于其优异的性能，具有广泛的应用前景。
下面我们将围绕机器人的传感器在各个领域中的应用进行探讨。
1. 工业制造领域在工业制造领域中，机器人的传感器可以帮助机器人自主检测产品、进行装配、检测缺陷等任务，在生产线协作中发挥更大的作用。
2. 医疗领域机器人在医疗领域中的应用同样具有巨大潜力，比如手术机器人能够为病人实现精准手术，减少手术风险；机器人助手能够照顾需要护理的老人或残障人士，提高其生活质量。
3. 农业领域机器人在农业领域中的应用主要是在农作物种植、养殖等方面。
机器人可利用红外线传感器检测作物生长情况，激光传感器则可用于精准喷药、精准除草等。
工业机器人外部传感器
图4-27 超声波式接近觉传感器工作原理图
被测距离L有：
L VT 2
1.4 视觉传感器
1．视觉传感器概述
视觉传感器又称为摄像管，它是采用光电转换原理摄取平面光学图像，并 使其转换为电子图像信号的器件。
视觉传感器必须具备两个作用：一是将光信号转换为电信号；二 是将平面图像上的像素进行点阵取样，并把这些像素按时间取出。
视觉传感器在工业机器人中的应用类型大致可以分为三类，即视 觉检验、视觉导引和过程控制；其应用领域包括电子工业、汽车工 业、航空工业以及食品和制药等。
2．光导摄像管
如图4-29（a）所示，光导摄像管外面有一圆柱形玻璃外壳2，内部有位于一端 的电子枪7以及位于另一端的屏幕1和光敏层3。加在线圈6，9上的电压将电子束聚 焦并使其偏转。偏转电路驱使电子束对光敏层的内表面扫描以便“读取”图像。
图4-24 振动式滑觉传感器
1.3 接近觉传感器
接近觉传感器是工业机器人用来探测自身与周围物体之间相对位置或距离的一 种传感器，它探测的距离一般在几毫米到十几厘米之间。接近觉传感器按照转换原 理的不同，可分为电涡流式、光纤式和超声波式等类型。
1．电涡流式接近觉传感器
当导体在一个不均匀的磁场中运动或处于一个交变磁场中时，其 内部便会产生感应电流。这种感应电流称为电涡流，这一现象称为电 涡流现象，电涡流式接近觉传感器便是利用这一原理制作的。
（a）结构
（b）电子束扫描方式 图4-29 光导摄像管
1—屏幕；2—玻璃外壳；3—光敏层；4—网格；5—电子束； 6—光束聚焦线圈；7—电子枪；8—引脚；9—光束偏转线圈
3．CCD传感器
CCD传感器与一般摄像管相比，具有重量轻、体积小、寿命长、功耗低等优点， 它使用一种高感光度的半导体材料制成，能将光线转变成电荷，通过模/数转换器 转换成数字信号。数字信号经过压缩以后的数据传输至计算机，并借助于计算机的 处理手段，根据任务需要反馈给执行器。
机器人传感器
机器人传感器引言概述:机器人传感器是机器人技术中的重要组成部分，它们能够感知周围环境的信息，并将其反馈给机器人的控制系统。
传感器为机器人提供了实时的环境数据，使机器人能够做出相应的决策和行动。
本文将介绍机器人传感器的基本原理和应用，以及各种类型的机器人传感器的特点和功能。
正文内容:一、基本原理1.1传感器的定义和分类1.2机器人传感器的基本工作原理1.3机器人传感器与机器人控制系统的关系1.4传感器数据的处理和分析方法1.5传感器的精度和可靠性要求二、视觉传感器2.1CCD和CMOS传感器的原理和特点2.2机器人视觉传感器的应用领域2.3双目视觉和深度相机的原理与应用2.4视觉传感器的图像处理和识别算法2.5视觉传感器的未来发展趋势三、声音传感器3.1声波传感器的工作原理和特点3.2声音传感器在机器人导航中的应用3.3声音识别和语音交互技术3.4声音传感器的噪音抑制和信号处理方法3.5声音传感器的发展趋势和挑战四、触觉传感器4.1接触式和非接触式触觉传感器的原理和应用4.2触觉传感器在机器人抓取和操作中的作用4.3人机交互中的触觉反馈技术4.4触觉传感器的故障检测和校准方法4.5触觉传感器的新型材料和结构设计五、姿态和惯性传感器5.1姿态传感器的原理和分类5.2惯性传感器在机器人定位和导航中的应用5.3姿态和惯性传感器的数据融合算法5.4高精度姿态传感器的设计和制造5.5姿态和惯性传感器的发展趋势和前景展望总结:机器人传感器是机器人技术发展中不可或缺的组成部分。
通过视觉、声音、触觉和姿态等不同类型的传感器，机器人能够感知并理解周围环境的信息，从而做出相应的反应。
不同类型的传感器在机器人的定位导航、图像识别、物体抓取等方面发挥着重要作用。
随着技术的进步和应用需求的不断扩大，机器人传感器的精度和功能将进一步提高，为机器人技术的发展带来更广阔的前景。
机器人视觉传感器说明书
机器人视觉传感器说明书一、概述机器人视觉传感器是一种先进的装置，用于提供机器人系统的视觉功能。
本说明书旨在解释该传感器的特性、功能以及使用方法，帮助用户更好地了解和使用该装置。
二、技术规格1. 图像传感器：本传感器采用最新的CMOS技术，像素数为1000万，能够提供高分辨率的图像。
2. 视野范围：传感器配备宽角镜头，视野范围为120度，能够覆盖广泛的场景。
3. 光敏度：传感器具有优异的光敏性能，在低光环境下仍能提供清晰可见的图像。
4. 快速响应：传感器采用先进的图像处理芯片，能够实现快速、准确的图像捕捉和分析。
三、功能特点1. 目标检测：传感器通过深度学习算法，能够识别并跟踪目标物体，实现精准的目标检测功能。
2. 环境感知：传感器能够感知周围环境的变化，并及时作出反应，确保机器人系统的安全运行。
3. 三维重建：传感器可以通过对多个图像的融合，实现场景的三维重建，提供更加真实、立体的图像信息。
4. 动作识别：传感器能够准确地识别人体动作，并进行快速响应，实现更加智能的交互体验。
5. 数据传输：传感器支持多种数据传输方式，包括USB、WiFi等，方便与其他设备进行连接和数据共享。
四、使用方法1. 安装：将传感器安装在机器人系统的合适位置，并固定好。
2. 连接：根据实际需求选择合适的数据传输方式（如USB或WiFi），将传感器与机器人系统进行连接。
3. 配置：根据用户手册，进行传感器的初始配置，包括图像参数的设置、目标检测算法的选择等。
4. 使用：在机器人系统中，通过调用相应的接口和函数，可以获取传感器提供的图像数据和功能，并进行相应的处理和应用。
五、注意事项1. 在安装和使用传感器时，请按照说明书提供的指导进行操作，确保安全和正确性。
2. 避免将传感器暴露在高温、高湿或强磁场等环境中，以免影响传感器的性能。
3. 定期清理传感器的镜头和外壳，确保图像采集的质量和传感器的正常工作。
4. 如果出现任何故障或异常，请及时联系厂家或售后服务，进行相应的维修和更换。
机器人传感器分类视觉触觉接近觉听觉感觉和应用领域
触觉传感器
2. 应用领域
触觉传感器在机器人领域中的 应用也非常广泛，例如：在工 业制造中检测零件的表面质量 ；在医疗康复中识别患者的肌 肉状态和康复情况；在家庭服 务中识别物体的材质和硬度等
触觉传感器
3. 作用和重要性
触觉传感器在机器人领域中也具有非常重要 的作用和意义。首先，触觉传感器提高了机 器人的操作精度和稳定性，使机器人能够更 准确地抓取和操作物体。其次，触觉传感器 增强了机器人的感知能力，使机器人能够更 好地适应不同的工作环境和物体特性。最后 ，触觉传感器提高了机器人的智能化水平， 使机器人能够更好地服务于人类社会
4
接近觉传感器
接近觉传感器
接近觉传感器是指利用物理场或机械结构等检 测物体距离和方位的传感器
在机器人领域中，接近觉传感器主要用于检测 机器人与周围物体之间的距离和方位关系，以
实现安全导航和避障功能
1. 基本原理
接近觉传感器通常由 超声波、红外线、微 波等物理场发射器和 接收器组成。当有物 体接近时，接收器会 接收到相应的信号变 化，从而检测出物体 距离和方位信息
5
听觉传感器
听觉传感器
1. 基本原理
听觉传感器通常由麦 克风阵列和声音处理 单元组成。麦克风阵 列用于采集声音信号 ，然后通过声音处理 单元
对声音信号进行分析 和处理，提取出声音 的特征信息
听觉传感器
听觉传感器
2. 应用领域
听觉传感器在机器人领域中的应用也十分广 泛，例如：在服务机器人中用于识别语音指 令和环境声音；在智能监控中用于识别异常 声音和报警；在医疗康复中用于识别患者的 声音和语言等
听觉传感器
3. 作用和重要性
听觉传感器在机器人领域中也具有重要的作 用和意义。首先，听觉传感器增强了机器人 的感知能力，使机器人能够更好地理解和交 互复杂的声环境。其次，听觉传感器提高了 机器人的自主性，使机器人能够进行自主导 航、目标跟踪和声音定位等任务。最后，听 觉传感器提升了机器人的智能化水平，使机 器人能够更好地服务于人类社会
机器人传感器的分类
机器人传感器的分类一、激光传感器激光传感器是机器人中常用的一种传感器，它利用激光束来测量目标物体的位置和距离。
激光传感器通过发射激光束并接收反射回来的光信号来实现测距和测量目标物体的形状和位置。
激光传感器广泛应用于机器人导航、障碍物检测、三维重建等领域。
二、摄像头传感器摄像头传感器是机器人中常见的一种传感器，它可以捕捉和记录环境中的图像和视频。
摄像头传感器可以用于视觉导航、目标识别、人脸识别等任务。
通过分析摄像头传感器捕捉到的图像和视频，机器人可以获取环境信息，从而做出相应的决策和行动。
三、触觉传感器触觉传感器是机器人中用于感知和测量物体接触力和变形的传感器。
触觉传感器可以通过测量物体的压力、形变、温度等参数来感知物体的状态。
触觉传感器广泛应用于机器人抓取、物体识别、力控制等领域。
四、声音传感器声音传感器是机器人中用于感知和识别声音的传感器。
声音传感器可以通过捕捉环境中的声音信号来判断声源的位置、音量、频率等信息。
声音传感器广泛应用于语音识别、环境监测、声音定位等任务。
五、气体传感器气体传感器是机器人中用于感知和检测气体浓度和成分的传感器。
气体传感器可以检测环境中的有害气体、温室气体等，帮助机器人判断环境是否安全和适宜。
气体传感器广泛应用于环境监测、气体泄漏检测、空气质量监测等领域。
六、温湿度传感器温湿度传感器是机器人中用于感知和测量环境温度和湿度的传感器。
温湿度传感器可以帮助机器人判断环境是否适宜，从而做出相应的调整和决策。
温湿度传感器广泛应用于农业、气象、室内环境监测等领域。
七、距离传感器距离传感器是机器人中用于测量目标物体与机器人之间距离的传感器。
距离传感器可以通过测量光、声波、电磁波等的传播时间或强度来计算距离。
距离传感器广泛应用于机器人导航、避障、物体检测等任务。
八、惯性传感器惯性传感器是机器人中用于感知和测量机器人姿态和运动状态的传感器。
惯性传感器可以测量机器人的加速度、角速度和方向等参数。
工业机器人的传感器ppt课件
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
5.2 工业机器人内部传感器 1 概述
内部传感器中，位置传感器和速度传感器，是当今 机器人反馈控制中不可缺少的元件。 现已有多种传感器大量生产，但倾斜角传感器、方 位角传感器及振动传感器等用作机器人内部传感器的 时间不长，其性能尚需进一步改进。
工业机器人的感觉系统包括：
◦ 传感器； ◦ 通过传感器获得数据的处理。
2、工业机器人常用传感器的分类
机器人传感器按用途可分为内部传感器和外部传感 器。
内部传感器装在操作机上，包括位移、速度、加速 度传感器，是为了检测机器人操作机内部状态，在伺 服控制系统中作为反馈信号。
外部传感器，如视觉、触觉、力觉距离等传感器， 是为了检测作业对象及环境与机器人的联系。
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为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
◦ 光纤传感器
这种传感器包括由一束光纤构成的光缆和一个可变形的反 射表面。光通过光纤束投射到可变形的反射材料上， 反射光按相反方向通过光纤束返回。如果反射表面是 平的，则通过每条光纤所返回的光的强度是相同的。 如果反射表面因与物体接触受力而变形，则反射的光 强度不同。用高速光扫描技术进行处理，即可得到反 射表面的受力情况。
关于编码器 编码器输出表示位移增量的编码器脉冲信号，并带有符 号。 据检测原理，编码器可分为：光学式、磁式、感应式和 电容式。 根据其刻度方法及信号输出形式，分为增量式编码器和 绝对式编码器。 作为机器人位移传感器，光电编码器应用最为广泛。
第5课 机器人传感器(课件)小学信息技术六年级(苏科版)
没人 有人
缓慢 加速
生活中还有哪些地方使用到了传感器？
苏科版小学信息技术六年级第5课
机器人传感器
授课人：XXXX
日期：XXXX
目录 CONTNETS 1 机器人传感器 2 感受避障传感器 3 测试避障传感器 4 使用避障传感器
01
认识机器人传感器
活动一：认识机器人的常用传感器
感受避障传感器
活动二：感受传感器的使用——避障传感器
任务二 找到避障传感器的位置和管脚号
03
测试避障传感器
任务三 测试小车左前方避障传感器，查看前方有物体时串口输 出的数据
04
使用避障传感器
任务四 小车左前方避障传感器 有物体靠近时 大车灯 亮
是否有物 体靠近？
是
大车灯亮
否 大车苏科版小学信息技术六年级第5课
下节课再见！
传感器是一种能够感受并检测外 界信息的电子器件。
活动一：认识机器人的常用传感器
种类
特点
图例
光敏传感器 感知光源，能用来检测光线强弱 变化的传感器
温度传感器 感知温度，能够检测周围环境温 度变化的传感器
声音传感器 感知声音，能够检测声音强弱变 化的传感器
任务一 找一找 土豆机器人上有哪些传感器？
02
【课件】机器人滑觉传感器
A：物体受切向力产生切向变 形，R增大，Vc增大；
B：在切向力作用下，物体沿 传感器表面发生滑动的瞬 时刻前，R不稳定， 传感 器输出的电压信号Vc表现 为复杂的波动现象。
Fig. Change in voltage immediately before slip
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3.传感器输出信号的频谱分析
机械手可以根据被抓取 物体的重量变化实时调整抓 取力，使被抓取物体始终保 持被夹紧状态而不发生滑动；
Fig. Motion 1: increasing gripping force while
holding an object with increasing weight
25
M2： ①机械手以较大力抓取一定重 量的塑料瓶； ②机械手逐渐减小抓取力； ③当滑觉传感器检测出塑料瓶 出现滑动的趋势，迅速适度增 大机械手的抓取力使被抓取物 体恢复到被夹紧状态；
Fig. Parallel hand with installed slip sensors
机械手单向运动，实现位 置精确控制，控制周期为 10ms；
机械手左右手指各安装有 滑觉传感器，传感器将输 出信号实时反馈给机械手， 控制抓取力并判断当前的 状态；
六轴力/力矩传感器安装 在机械手右侧，主要用于 侧量机械手的抓取力；
沿时间轴移动小波函数，在新的位置 计算小波系数，直至信号的终点。
改变尺度a值，重复上述步骤
12
离散小波变换(Discrete Wavelet Transform, DWT)
连续小波变换的计算量较大， 为减小小波变换系数冗余度，将小波基函数的a、 τ限定在一些离散点上取值。缩放因子和平移因子一般都选择功抓取。
5
滑觉传感器国内外研究现状
扫地机器人传感器简介
悬崖传感器
总结词
悬崖传感器是扫地机器人中的一种安全保护装置，用于防止机器人从高处边缘掉落。
详细描述
悬崖传感器采用红外线或超声波技术，通过监测机器人与边缘的距离来判断是否处于危险位置。当探 测到边缘时，会自动调整机器人的运动轨迹，以避免掉落。这种传感器在扫地机器人中能够提高机器 人的安全性能，避免意外事故的发生。
智能控制
传感器数据被传输到扫地 机器人的控制系统，通过 算法分析实现自动控制、 智能调节等功能。
传感器技术的发展趋势
多传感器融合
未来扫地机器人将采用更 多种类的传感器，并实现 多传感器融合，提高感知 精度和稳定性。
AI技术应用
随着人工智能技术的发展， 传感器将与AI算法结合， 进一步提升扫地机器人的 智能化水平。
无线通信技术
无线通信技术的进步将使 得传感器数据传输更加稳 定、高效，提升扫地机器 人的实时响应能力。
02
扫地机器人主要传感器详解
距离传感器
总结词
距离传感器是扫地机器人中用于测量距离的重要元件，它能够感知机器人与障碍 物之间的距离，帮助机器人实现智能避障。
详细描述
距离传感器通过发射和接收超声波或红外线来检测障碍物，根据反射回来的时间 和波长变化计算出障碍物的距离。这种传感器在扫地机器人中起到至关重要的作 用，能够避免机器人撞到家具、墙壁或其他障碍物，提高清洁效率。
防跌落传感器
总结词
防跌落传感器是扫地机器人中的一种安全保护装置，用于防止机器人从楼梯等高处跌落。
详细描述
防跌落传感器通常采用红外线或超声波技术，通过检测机器人下方的空隙或台阶高度来 判断是否处于危险位置。当探测到台阶或空隙时，会自动调整机器人的运动轨迹，以避 免跌落。这种传感器在扫地机器人中能够提高机器人的安全性能，避免意外事故的发生。
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应变片电阻改变
膜片形变（应变）
压力作用
压力传感器示例
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6.1.3 传感器的分类
1．按工作机理分类：根据物理和化学 等学科的原理、规律和效应进行分类
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对于较为复杂的系统，可以将其看作是一些较 为简单系统的串联与并联。
若传感器由r个环节串联而成
x
H1 s
H 2 s
y
H n s
则：Hs H1s H2s Hr s （1 5）
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若传感器由p个环节并联而成
x
H1 s
y
H 2 s
H n s
则：Hs H1s H2s H ps （1 6）
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电容法测位移
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电霍尔法计数
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霍尔法测转速
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半导体法测压力
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6.1.4 传感器的数学模型
从系统角度看，一种传感器就是一种系统。 而一个系统总可以用一个数学方程式或函数 来描述。即用某种方程式或函数表征传感器 的输出和输入的关系和特性，从而，用这种 关系指导对传感器的设计、制造、校正和使 用。 通常从传感器的静态输入-输出关系和动 态输入-输出关系两方面建立数学模型。
2．按被测量分类：根据输入物理量的 性质进行分类。
3．按敏感材料分类：根据制造传感器 所使用的材料进行分类。可分为半 导体传感器、陶瓷传感器等。
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6.1.3 传感器的分类
4. 按能量的关系分类：根据能量观点分类， 可将传感器分为有源传感器和无源传感器两 大类。 有源传感器是将非电能量转换为电能量， 称之为能量转换型传感器，也称换能器。 通常配合有电压测量电路和放大器。
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4.传递函数
如果y(t)在t≤0时， y(t) =0，则y(t) 的拉氏变换 可定义为
Y s yt estdt 0
（1 3）
式中s=σ+jω，σ>0。
对微分方程两边取拉氏变换，则得
Y s ansn an1sn1 a0 X s bmsm bm1sm1 b0
第六章 机器人传感器
2020/6/20
6.1 传感器概述
❖6.1.1 传感器的定义 ❖6.1.2 传感器的组成 ❖6.1.3 传感器的分类 ❖6.1.4 传感器的数学模型 ❖6.1.5 传感器的基本特征 ❖6.1.6 传感器的发展方向
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6.1.1 传感器的定义
将被测非电量信号转换为与之有确定对 应关系电量输出的器件或装置叫做传感 器，也叫变换器、换能器或探测器。
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基本量 线位移
位移 角位移 线速度
速度 角速度 加 线加速 速度
角加速
力 压力 时间 频率
温度 光
派生量 长度、厚度、振动、磨损等
旋转角、偏转角、角振动等 速度、振动、流量、动量等
转速、角振动等 振动、冲击、质量等
角振动、扭矩、转动惯量等
重量、应力、力矩等 周期、记数、统计分布等 热容量、气体速度、涡流等 光通量与密度、光谱分布等
y(t)=0。对于传感器被激励之前所有的储能元
件如质量块、弹性元件、电气元件等均符合
上述的初始条件。
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显然H(s)与输入量x(t)无关，只与系统结构参 数有关。因而H(s)可以简单而恰当地描述传 感器输出与输入的关系。
对于多环节串、并联组成的传感器，若各环 节阻抗匹配适当，可忽略相互间的影响，传 感器的等效传递函数可按代数方式求得。
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其通式如下：
n
dy
d n1 y
dy
an dt n an1 dt n1 a1 dt a0 y
bm
dmx dt m
bm 1
d m1 x dt m1
b1
dx dt
b0 x
（1 2）
an,an-1…a0和bm,bm-1…b0 为传感器的结构 参数。除b0 0外，一般取b1,b2…bm为零.
2.动态模型
动态模型是指传感器在准动态信号或动态 信号作用下，描述其输出和输入信号的一种 数学关系。
动态模型通常采用微分方程和传递函数描 述。
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3 .微分方程 大多数传感器都属模拟系统之列。描述模拟 系统的一般方法是采用微分方程。
在实际的模型建立过程中，一般采用线性 常系数微分方程来描述输出量 y和输入量 x 的关系。
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《机器人技术及应用》
定义输出y(t)的拉氏变换Y(S)和输入x(t)的拉
氏变换X(S)的比为该系统的传递函数H(S)， 则
Hs
Y s X s
bm sm ansn
bm1sm1 b0 an1sn1 a0
（1 4）
对 y(t) 进 行 拉 氏 变 换 的 初 始 条 件 是 t≤0 时 ，
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6.1.2 传感器的组成
被测
有用
有用
敏感 非电量 元件
非电量
传感 元件
电量
信号调节 转换电路
电量
辅助电路
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6.1.2 传感器的组成
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6.1.2 传感器的组成
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敏感元件：直接感受被测非电量并按一定 规律转换成与被测量有确定关系的其它量 的元件。
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1.静态模型 静态模型是指在输入信号不随时间变化的 情况下，描述传感器的输出与输入量的一种函 数关系。
如果不考虑蠕动效应和迟滞特性，传感 器的静态模型一般可用多项式来表示：
y a0 a1 x a2 x2 an xn （1 1）
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如:压电式、热电式、电磁式等。
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6.1.3 传感器的分类
无源传感器又称为能量控制型传感器。被测 非电量仅对传感器中的能量起控制或调节作用。 所以必须具有辅助能源(电能)。
如:电阻式、电容式和电感式等。
5. 其他：按用途、学科、功能和输出信号 的性质等进行分类。
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