工业机器人技术 内部传感器
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。
工业机器人系统操作试题+参考答案
工业机器人系统操作试题+参考答案一、单选题（共80题，每题1分，共80分）1、在操作示教器时，以下哪种做法是正确的（）A、不带安全帽操作B、带着手套操作C、不穿防护鞋操作D、不戴手套操作正确答案：D2、以下属于工业机器人内部传感器的是（）。
A、速度传感器B、距离传感器C、力觉传感器D、视觉传感器正确答案：A3、放大器引入负反馈后，它的电压放大倍数和信号失真情况是（）oA、A放大倍数下降，信号失真减小B、B放大倍数下降，信号失真加大C、C放大倍数增大，信号失真程度不变D、I）放大倍数增大，信号失真减小正确答案：A4、工业机器人端与P1C的通信一般是在（）任务中进行的。
A、TASKB、T_ROB1C N ComD、Main正确答案：C5、按机械结构类型，工业机器人可划分为Oo①直角坐标型机器人:②圈柱坐标型机器人：③球坐标型机器人：④关节型机婴人：⑤平面关节型机器人：⑥重直关节型机器人：⑦并联式机器人A、A①②⑧④B、①②③④⑤C、C①②③④①⑥D、①②③④⑦6、RAP1D编程中，连接一个中断符号到中断程序的指令是（）oA^GetTrapB、IpersC、CONNECTD^GetTrapData正确答案：C7、轨迹规划即将所有的关节变量表示为（）的函数。
A、加速度B、速度C、时间D、位移正确答案：C8、工业机器人只允许用于操作指南或安装指南中“规定用途”提及的用途，其它使用或除此以外的使用都属于违规使用，其中包括（）①运输人员和动物：②用作攀升的辅助工具：③在允许的运行范围之外使用：④在有爆炸危险的环境中使用：⑤在不使用附加的安全保护装置的情况下使用A、①②③④⑤B、①②④⑤C、①②③D、①②③④正确答案：A9、下列对P1C软继电器的描述，正确的是（）oA、有无数对常开和常闭触点供编程时使用B、只有2对常开和常闭触点供编程时使用C、不同型号的P1C的情况可能不一样D、以上说法都不正确正确答案：C10、将ΛBBIRB120机器人伺服电机编码器接口板数据传送给控制器的是（）。
简述工业机器人传感器的作用
工业机器人传感器的作用1. 简介工业机器人传感器是用于感知和获取环境信息的设备，它们能够帮助工业机器人实现精准的定位、避障、检测和控制等功能。
传感器在工业机器人系统中起着至关重要的作用，它们能够使机器人具备感知能力，从而能够更好地适应复杂多变的工作环境。
本文将详细介绍工业机器人传感器的作用，包括定位传感器、力传感器、视觉传感器、接触传感器和温度传感器等。
2. 定位传感器定位传感器是工业机器人中常用的传感器之一，它能够帮助机器人准确地定位自身的位置，以便实现精确的运动控制。
常见的定位传感器包括编码器、惯性测量单元（IMU）和全球定位系统（GPS）等。
•编码器：编码器能够测量机器人关节的角度或位置，通过将测量值与预设值进行比较，可以实现机器人的运动控制和定位。
•IMU：IMU是一种集成了加速度计、陀螺仪和磁力计等传感器的设备，它能够测量机器人的加速度、角速度和方向等信息，从而实现机器人的姿态估计和运动控制。
•GPS：GPS是一种全球定位系统，能够通过卫星信号定位机器人的位置，广泛应用于需要室外定位的工业机器人。
定位传感器能够使工业机器人实现高精度的定位和运动控制，提高工作效率和精度。
3. 力传感器力传感器是用于测量机器人与外界物体之间的力或压力的传感器，它能够帮助机器人实现精确的力控制和力检测。
常见的力传感器包括压电传感器、应变传感器和力/扭矩传感器等。
•压电传感器：压电传感器能够将受力转化为电信号，通过测量电信号的变化，可以得到机器人与外界物体之间的压力信息。
•应变传感器：应变传感器能够测量物体受力后的应变变化，通过测量应变的大小，可以得到机器人与外界物体之间的力信息。
•力/扭矩传感器：力/扭矩传感器能够测量机器人施加在外界物体上的力和扭矩，从而实现力控制和力检测。
力传感器能够使工业机器人具备对外界物体的感知和控制能力，实现精确的力控制和力检测。
4. 视觉传感器视觉传感器是工业机器人中常用的传感器之一，它能够帮助机器人获取环境的视觉信息，实现目标识别、物体定位和视觉导航等功能。
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。
简述工业机器人内部传感器的分类和原理
工业机器人内部传感器的分类和原理一、引言工业机器人是一种能够自动执行各种任务的可编程装置，常用于组装、焊接、搬运等工业生产过程中。
为了能够准确、安全地完成任务，工业机器人内部配备了一系列传感器，用于感知周围环境和自身状态。
本文将介绍工业机器人内部传感器的分类和原理。
二、传感器的分类根据传感器的功能和原理，可以将工业机器人内部传感器分为以下几类：1. 位置传感器位置传感器用于测量机器人在三维空间中的位置和姿态。
常见的位置传感器包括激光测距传感器、光电开关和编码器等。
•激光测距传感器：利用激光束发射器和接收器进行测距，通过测量激光束的往返时间来计算距离。
激光测距传感器具有高精度和长测距范围等优点，常用于工业机器人的精确定位。
•光电开关：利用光电效应，测量光线的遮挡情况。
通过光电开关可以检测物体的存在和位置，常用于机器人的末端效应器控制。
•编码器：通过测量电机转子的旋转角度，确定机器人的位置。
编码器可以直接安装在机器人的关节上，或者通过传动装置间接测量，用于机器人的运动控制和位置反馈。
2. 接触传感器接触传感器用于检测机器人与物体之间的接触力和接触位置。
常见的接触传感器包括力敏电阻、压电传感器和光纤传感器等。
•力敏电阻：利用电阻值与受力之间的关系，测量接触力的大小。
力敏电阻可以分布在机器人的末端效应器上，实时监测与工件的接触力，用于力控制任务。
•压电传感器：利用材料的压电效应，将压力转化为电信号。
压电传感器可以测量接触力的大小和变化情况，常用于机器人的触摸感应和力控制。
•光纤传感器：通过光纤的折射和反射，测量机器人与物体之间的距离和接触位置。
光纤传感器具有高精度和快速响应的特点，常用于机器人的微小力控制和物体定位。
3. 视觉传感器视觉传感器用于获取机器人周围环境的图像信息，实现图像识别和目标跟踪等功能。
常见的视觉传感器包括摄像头、3D视觉传感器和红外传感器等。
•摄像头：通过光学镜头和图像传感器，捕捉机器人周围环境的图像。
工业机器人智能传感器研究考核试卷
考生姓名：__________答题日期：__________得分：__________判卷人：__________
一、单项选择题（本题共20小题，每小题1分，共20分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1.以下哪项不是工业机器人的主要特点？（）
A.精度高
A.摄像头
B.话筒
C.振动传感器
D.温度传感器
20.以下哪种传感器可以实现工业机器人与外部设备的通信？（）
A.蓝牙传感器
B. Wi-Fi传感器
C.电流传感器
D.电压传感器
（以下为其他题型，请根据实际需求添加）
二、多选题（本题共20小题，每小题1.5分，共30分，在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求的）
B.振动传感器
C.电流传感器
D.电压传感器
16.以下哪些技术有助于智能传感器的微型化和集成化？（）
A.纳米技术
B.集成电路技术
C. 3D打印技术
D.射频识别技术
17.工业机器人在进行物体分拣时，以下哪些传感器可以被用于提高效率？（）
A.视觉传感器
B.激光传感器
C.电磁传感器
D.声波传感器
18.以下哪些传感器可以用于工业机器人的姿态稳定控制？（）
A.微电子技术
B.光电技术
C.生物技术
D.网络通信技术
8.以下哪种传感器主要用于工业机器人的视觉识别？（）
A.摄像头
B.话筒
C.振动传感器
D.红外传感器
9.以下哪种传感器可以实现工业机器人的精确定位？（）
A. GPS
B.陀螺仪
C.磁传感器
D.光电编码器
传感器在工业机器人中应用
传感器在工业机器人中应用工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。
工业机器人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。
它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。
在工业自动化领域，机器需要传感器提供必要的信息，以正确执行相关的操作。
机器人已经开始应用大量的传感器以提高适应能力。
绝大多数智能机器人的外部传感器,可以大致分为触觉传感器,接近传感器、力学传感器,以及视觉、滑觉、热觉等多种类型的传感器。
例如有很多的协作机器人集成了力矩传感器和摄像机，以确保在操作中拥有更好的视角，同时保证工作区域的安全等。
用于避障的传感器避障可以说是各种机器人最基本的功能，不然机器人一走动就碰到花花草草就不好了。
机器人并不一定要通过视觉感知自己前方是否有障碍物，它们也可以通过触觉或像蝙蝠那样通过声波感知。
因此，检测机器人前方是否存在障碍物的传感器，可以分为接触式和非接触式的。
最典型的接触式测障传感器便是碰撞开关（图1）。
碰撞开关的工作原理非常简单，完全依靠内部的机械结构来完成电路的导通和中断。
图1 碰撞开关在机器人上的用法多数是将探测臂加长，扩大探测范围和灵敏度。
当机器人撞到前面的障碍物，碰撞开关的信号端便可返回一个高电平，控制芯片由此可以知道小车面前存在着障碍物。
非接触式测障开关一般的工作原理与声纳和雷达相似，发射声波或某种射线，遇到障碍物，声波或射线被反射回来，并被传感器接收，这时传感器就认为发现了障碍物。
我们最常用的便是发射和接收红外线的传感器（图3，图4）。
图3 红外发射管图4 红外接收管红外测障传感器成本较低（当然比碰撞开关还是要高一点），电路简单，检测范围大。
如果在电路中加上一个电位器，就可以随时调节传感器的检测范围。
这种检测方式为非接触式，控制起来更加方便、灵活。
但这种测障方式也有缺点，多个红外传感器之间容易互相干扰，因此在传感器的布局上需要多花心思，安装位置也要尽可能地避免红外信号的碰撞。
《工业机器人技术基础》(第4章)
重复性是指传感器在其输入信号按同一方式进行全量程连续多次测量 时，相应测量结果的变化程度。对于多数传感器来说，重复性指标优于精 度指标。这些传感器的精度指标不一定很高，但只要它的温度、湿度、受 力条件和其他参数不变，传感器的测量结果也没有较大的变化。同样，传 感器重复性也应考虑使用条件和测量方法的问题。
图4-4 直线型电位器式位移传感器
图4-5 直线型电位器式位移传感器工作原理图
如图 4-5 所示为直线型电位器式位移传感器的工作原理，触头滑动距离 x 可由电压值求得，即 x Vo L Vr
式中， L 为触头最大滑动距离；Vr 为输入电压；Vo 为输出电压。
2）旋转型电位器式位移传感器
旋转型电位器式位移传感器分为单圈电位器和多圈电位器两种，前者的测量范围小于 360°， 对分辨率也有限制；后者有更大的工作范围及更高的分辨率。
对被测量物定向、定位； 目标分类与识别； 控制操作； 抓取物体； 检查产品质量； 适应环境变化； 修改程序
4.1.2 传感器的性能指标
1．灵敏度
灵敏度是指传感器的输出信号达到稳定时，输出信号变化 y 与输入信号变化 x 的比值。假如 传感器的输出和输入呈线性关系，其灵敏度可表示为
S y x
6．分辨率
分辨率是指传感器在整个测量范围内所能 辨别的被测量的最小变化量，或者所能辨别 的不同被测量的个数。工业机器人大多对传 感器的分辨率有一定的要求。传感器的分辨 率直接影响机器人的可控程度和控制品质。 传感器分辨率的最低限度要求一般根据机器 人的工作任务确定。
7．响应时间
响应时间是传感器的动态特性指标，是指传感器的输入信号变化后，其输出信 号变化至一个稳定值所需要的时间。在一些传感器中，输出信号在达到某一稳定值 以前会发生短时间地振荡。
《工业机器人技术基础》教学课件 模块5 工业机器人传感技术
单元2 工业机器人传感技术应用
目录
单元1 工业机器人传感技术基础 单元2 工业机器人传感技术应用
单元1 工业机器人传感技术基础
单元1 工业机器人传感技术基础
一、传感技术概述
传感技术是利用传感器采集环境信息的一种自动化技术。传感器是基于内部的物理、化学变化，将之变换成电信号 （电压、电流和频率）的装置。
传感技术是实现自动检测和控制的首要环节。传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体 变得“活”了起来。从物联网角度看，传感技术是衡量一个国家信息化程度的重要标志。
单元2 工业机器人传感技术应用
四、视觉识别
为了能够胜任更复杂的工作，机器人不但要有更好的控制系统，还需要更多地感知环境的变化。其中，机器视觉技术以其可获 取的信息量大、信息完整而成为机器人最重要的感知功能。
在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正 常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。如果没有优质的传感器，现代化生产也就失去了基础。
单元1 工业机器人传感技术基础
三、传感技术的功能
在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。现代科学技术的发展已经步入众多新领域，例如在宏观上要观测距 离地球上千光年的茫茫宇宙，微观上要观测小到飞米的粒子世界，纵向上要观测长达数十万年的天体演化，以及短到飞 秒量级的瞬间反应。此外，还出现了各种前端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁场 等。显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相应的传感器是不可能的。许多基础科学研究的障碍，首先 就在于获取对象信息存在困难，而一些基于新机理的高灵敏度检测传感器的出现，往往会促进该领域内的技术突破。传 感器技术的发展，常常是一些前沿型学科取得进展的先驱力量。
2021年春工业机器人技术基础(A卷)
2021年春工业机器人技术基础（A卷）一、填空题（每空1分，共23分）1.传感器主要由___、___和三个基本部分组成。
（答案：敏感元件、转化元件、基本转化电路）2.工业机器人内部传感器一般安装于机器人的（）上。
（答案：末端执行器）3•传感器的输出信号达到稳定时，输出信号变化Ay与输入信号变化Ax的比值称为___。
（答案：灵敏度）4.响应时间是传感器的指标。
（答案：动态特性）5.当工件滑动时，滚轮式滑觉传感器发出脉冲信号，脉冲信号的频率反映了滑移的_,脉冲信号的个数反映了滑移的___。
（答案：速度、距离）6.当导体在一个不均匀的磁场中运动或处子一个交变磁场中时，其内部便会产生感应电流,这种感应电流称为___。
（答案：电涡流）7.工业机器人控制系统的功能通常有___和___两种。
（答案：示教再现、运动控制）8.在两级计算机控制中，上位机担负___、___和___任务。
（答案：系统监控、作业管理、实时插补）9.根据作业任务的不同，工业机器人的运动控制方式可分为___和___。
（答案：点位控制、连续轨迹控制）10.在被动交互控制中，机器人末端执行器的轨迹被___修正。
（答案：相互作用力）11.工业机器人的编程方式可以分为___、___和___三种。
（答案：在线编程、离线编程、自主编程）12.工业机器人要实现特定的连贯动作，可以先将连贯动作拆分成机器人关键动作序列，称之为___。
（答案：动作节点）13. __________________________ 编程语言的效率取决于编程的___。
（答案：容易些）14. __________________________ 对于装有传感器的工业机器人所进行的最有用的运算是___计算。
（答案：解析几何）二、单项选择题（每题2分，共30分）15. __________________________ 工业机器人外部传感器不包括（）。
A.视觉传感器B.温度传感器C.加速度传感器（正确答案）D.声觉传感器16.工业机器人内部传感器不包括（）。
工业机器人技术基础第4章
然而时间太短，编码器通过的脉冲数太少，会导致所得到的速度分辨率下降。
图4-15 时间增量测量电路
4.2.3 力觉传感器
力觉传感器又称力或力矩传感器，是用来检测工业机器人的臂部和腕部所产生的 力或其所受反力的传感器。
第4章 工业机器人传感器
目录
CONTENT
4.1 工业机器人传感器概述 4.2工业机器人内部传感器 4.3 工业机器人外部传感器
学习 目标
1 掌握工业机器人传感器的种类、性 能指标及其使用要求。
2 熟悉工业机器人内、外部传感器的 功能和应用。
4.1 工业机器人传感器概述
4.1.1 工业机器人传感器的类型
如图 4-6 所示，单圈旋转型电位器的电阻元件为圆弧状，滑动触头在电阻元件上做圆周运
动。当滑动触头旋转 角时，触头与滑线电阻端的电阻值和输出电压值也会发生变化。
（a）外形
（b）工作原理
图4-6 单圈旋转型电位器
2．光电编码器
光电编码器是一种通过光电转换将输出轴上的直线位移或角度变化转换成脉冲或 数字量的传感器，属于非接触式传感器，它主要由码盘、机械部件、检测光栅和光 电检测装置（光源、光敏器件、信号转换电路）等组成，如图4-7所示。
传感器是一种以一定精度将被测量转换为与之有确定对应关系、易于精确处 理和测量的某种物理量的测量部件或装置。完整的传感器应包括敏感元件、转 化元件、基本转化电路三个基本部分。
工业机器人传感器按用途的不同，可分为内部传感器和外部传感器。
表4-1 工业机器人传感器的分类、功能和应用
分类
内部 传感器
视觉
外部 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。
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。
17
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。
工业机器人技术基础 习题答案 第4章[5页]
![工业机器人技术基础 习题答案 第4章[5页]](https://img.taocdn.com/s3/m/18932d364531b90d6c85ec3a87c24028915f85e0.png)
一、选择题1、用于确定机器人在其自身坐标系内的姿态位置，完成机器人运动控制(驱动系统及执行机械所必需的传感器是（）。
A 外部传感器B内部传感器C接触式传感器D非接触式传感器2、在实际应用中，使用最多的旋转角度传感器是（）。
A 旋转编码器B电容式传感器C电阻式传感器D电位计式传感器3、主要用于检测机械转速，能把机械转速变换为电压信号是（）。
A 位移传感器B速度传感器C测速发电机D旋转编码器4、对机器人的指、肢和关节等运动中所受力的感知，用于感知夹持物体的状态是（）。
A 触觉B接近觉C感觉D力觉5、以下不属于传感器静态特性主要指标的是（）A线性度B灵敏度C迟滞D频率响应函数二、判断题1、机器人视觉与文字识别或图像识别的区别在于：机器人视觉系统一般需要处理三维图像，不仅需要了解物体的大小、形状，还要知道物体之间的关系。
（）2、机器人触觉可分为：接触觉、接近觉、压觉、滑觉和力觉五种。
（）3、位置传感器和速度传感器是工业机器人最起码的感觉要求，没有它们机器人将不能正常工作。
（）4、超声波传感器发射超声波脉冲信号，测量回波的返回时间可得到到达物体表面的距离。
如果安装多个接收器，根据相位差无法得到物体表面的倾斜状态信息。
（）三、问答题1、什么是传感器？传感器由几部分组成？2、传感器的静态特性是什么？3、传感器的动态特性是什么？4、请列举一些非接触式传感器。
5、内部传感器有哪些？请举例说明它们的实际应用。
6、外部传感器有哪些？请举例说明它们的实际应用。
7、机器人视觉的作用是什么？8、机器人视觉可以分为哪三个部分？9、工业机器人视觉系统的基本原理是什么？10、传感器可以如何分类？11、传感器的一般要求是什么？12、传感器的选择要求有哪些？13、工业机器人的视觉系统由哪些部分组成？各部分有什么作用？14、工业机器人的触觉传感器有哪些？试举例说明触觉传感器的应用。
15、具有多感受传感系统的智能机器人一般由哪些部分组成？试举例说明。
简述工业机器人内部传感器的分类和原理
简述工业机器人内部传感器的分类和原理一、引言工业机器人是现代制造业中不可或缺的重要设备，其广泛应用于汽车、电子、机械等行业。
工业机器人内部传感器是保证其高效稳定运行的关键因素，其分类和原理对于提高机器人的生产效率和质量具有重要意义。
二、工业机器人内部传感器的分类1.力传感器力传感器是用于测量机器人在执行任务时所受到的力量大小和方向。
根据测量原理的不同，力传感器可以分为应变式力传感器、压电式力传感器和电容式力传感器等。
2.位移传感器位移传感器是用于测量机械臂末端执行元件相对于基座的位置变化。
根据测量原理的不同，位移传感器可以分为光电式位移传感器、磁电式位移传感器和激光干涉式位移传感器等。
3.速度/加速度/角速度/角加速度传感器这类内部传感器主要用于测量机械臂末端执行元件在执行任务时所受到的速度、加速度、角速度和角加速度等参数。
根据测量原理的不同，速度/加速度/角速度/角加速度传感器可以分为质量式传感器、电容式传感器和霍尔式传感器等。
4.温度/湿度/气压传感器这类内部传感器主要用于测量机械臂内部环境的温度、湿度和气压等参数。
根据测量原理的不同，温度/湿度/气压传感器可以分为热敏电阻式传感器、电容式湿度传感器和压阻式气压传感器等。
5.视觉传感器视觉传感器是机械臂执行任务时所需的重要组成部分之一，其主要作用是通过图像识别技术获取目标物体的位置、大小、形状和颜色等信息。
根据测量原理的不同，视觉传感器可以分为CCD摄像头、CMOS 摄像头和红外线摄像头等。
三、工业机器人内部传感器的原理1.力传感器原理应变式力传感器是利用应变片在受力作用下产生微小形变来实现对力大小的测量；压电式力传感器则是利用晶体材料在受到压力作用时会产生极化电荷的特性来实现对力大小的测量；电容式力传感器则是利用电容器在受到力作用时会发生电容值变化的特性来实现对力大小的测量。
2.位移传感器原理光电式位移传感器是利用光电二极管和光敏三极管之间的光电效应来实现对位移大小的测量；磁电式位移传感器则是利用磁场对铁芯产生的磁通量变化来实现对位移大小的测量；激光干涉式位移传感器则是利用激光束在反射面上产生干涉条纹来实现对位移大小的测量。
机器人传感器ppt课件
1. 机器人传感器
（6）机器人力觉传感器：
1，多维力传感器指的是一种能够同时测量两个方向以上力及力矩分量的力传感器，在 笛卡尔坐标系中力和力矩可以各自分解为三个分量，因此，多维力最完整的形式是 六维力/力矩传感器，即能够同时测量三个力分量和三个力矩分量的传感器，目前广 泛使用的多维力传感器就是这种传感器。
（6）机器人力觉传感器：
原理：力觉传感器经常装于机器人关节处，通过检测弹性体变形来间接测量所受力。 装于机器人关节处的力觉传感器常以固定的三坐标形式出现，有利于满足控制 系统的要求。目前出现的六维力觉传感器可实现全力信息的测量，因其主要安 装于腕关节处被称为腕力觉传感器。
应用：力觉传感器可用来检测机器人自身关节力和机器人与外部环境物体之间相互作 用力。
1. 机器人传感器
（9）机器人接近离传感器：
原理：接近觉传感器是非接触检测器件，利用磁感应、涡流、光学原理、超声波、电 容和电感、霍尔效应等原理制成。
应用：主要用于探测一个物体是否与另一个物体接近，可用于机器人避障。 分类：磁感应传感器、超声波接近传感器、光学接近传感器等。
1. 机器人传感器
（9）机器人接近离传感器：
应用：可以获取外部环境的深度信息，相对距离信息，也可以用来对机器人进行定位 和避障等。
分类：超声波测距传感器、激光测距传感器、红外线测距传感器、微波测距传感器、 24GHZ雷达测距传感器。
1. 机器人传感器
（8）机器人距离传感器：
1，超声测距原理：超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固 体中，它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生 显著反射形成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。,
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
接口
分辨率
可靠性 精度和重复精度
知识准备
一、工业机器人传感器的要求
视频 工业机器人传感器的要求
知识准备
二、内部传感器
内部传感器装在机器人本体上，是用于测量机器人自身状态 的功能元件。具体检测的对象有关节的线位移、角位移等几何量， 速度、加速度、角速度等运动量，倾斜角和振动等物理量。
内部传感器常用于控制系统中，作为反馈元件，检测机器 人自身的各种状态参数，如关节运动的位置、速度、加速度、力 和力矩等。因此，内部传感器主要包括位移、速度及加速度传感 器。
在工业中，根据不同的应用对像，通常可选择分辨率 为500～6000PPR的增量式光电编码器，最高可以达到几万 PPR。
知识准备
二、内部传感器
3.1增量式光电编码器
增量式光电编码器在工业机器人中既可以 用来作为位置传感器测量关节相对位置，又可以 作为速度传感器测量关节速度。
作为速度传感器时，既可以在模拟方式下使 用，又可以在数字方式下使用。
在应用时，机器人的关节轴与传感器的旋 转轴相连，根据测量的输出电压的数值，即可 计算出关节对应的旋转角度。
角位移型
知识准备
二、内部传感器
电位器式传感器结构简单，性能稳定，使用方便，这种传 感器不会因为失电而丢失其已获得的信息。当电源因故断开时， 电位器的触点将保持原来的位置不变；只要重新接通电源，原 有的位置信号就会重新出现。
三轴加速度传感器实物图
任务实施
请同学们根据资料、视频内容填写相关工作页！
主题讨论
讨论问题
工业机器人传感器的要求？ 内部传感器的用途、种类？ 常用内部传感器的工作原理？
小结
通过前面内容的学习同学们了解了工业机器人传感器的要求； 知 道内部传感器的用途、种类；知道常用内部传感器的工作原理。为 机器人的应用打下了基础。
知识准备
二、内部传感器
视频
增量式光电编码器工作原理
知识准备
二、内部传感器
3.增量式光电编码器
光电编码器的分辨率（分辫角）是以编码器轴转动一周 所产生的输出信号的基本周期数来表示的，即脉冲数每转 （PPR）。编码盘旋转一周输出的脉冲信号数目取决于透光 缝隙数目的多少，编码盘上刻的缝隙越多，编码器的分辨率 就越高。假设编码盘的透光缝隙数目为n，则分辨率的计算 公式为：
在机器人应用领域中，一般把该传感器安装在机器人 各关节的转轴上，用来检测各关节转轴转过的角度。作为机 器人位移传感器增量式光电编码器应用最为广泛。
知识准备
二、内部传感器
光电编码器的工作原理如图所示，在 圆盘上有规则地刻有透光和不透光的线条， 当圆盘旋转时，便产生一系列交变的光信 号，由另一侧的光敏元件接收，转换成电 脉冲。
工业机器人技术与应用
任务一
项目五 工业机器人概述
内部传感器
导入
你知道工业机器人的内部传感器的用 途是什么？
工业机器人的内部传感器是如何工作 的呢？
目录
学习目标
知识准备
任务实施
主题讨论
学习目标
学习目标
知识目标
1
了解工业机器人传感器的要求
2 了解内部传感器的用途、种类
3 了解常用内部传感器的工作原理
视频 绝对式光电编码器工作原理
知识准备
二、内部传感器
3. 增量式光电编码器
增量式光电编码器能够以数字形式测量出转轴相对于某 一基准位置的瞬间角位置，此外还能测出转轴的转速和转向。
增量式光电编码器主要由光源、编码盘、检测光栅、光电 检测器件和转换电路组成，如图所示。
编码盘上刻有节距相等的辐射状透光缝隙，相邻两个缝隙 之间代表一个增量周期t；检测光栅上刻有三个同心光栅，分别 称为A相、B相和C相光栅。A相光栅与B相光栅上分别有间隔 相等的透明和不透明区域，用于透光和遮光，A相和B相在编 码盘上互相错开半个节距t/2。增量式光电编码器编码盘如图所 示。
加速度传感器实物图
知识准备
二、内部传感器
6.加速度传感器
根据传感器敏感元件的不同，常见的加速度传感器包括电容式、 电感式、应变式、压阻式、压电式等。
加速度传感器也可以按测量轴分为单轴、双轴和三轴加速度传感器。 三轴加速度传感器在航空航天、机器人、汽车和医学等领域应用广 泛。这种加速度传感器具有体积小和重量轻特点，可以测量空间加速度， 能够全面准确反映物体的运动性质。目前三轴加速度传感器/三轴加速 度计大多采用压阻式、压电式和电容式工作原理，
学习重点
工业机器人内部传感器的工作原理
知识准备
一、工业机器人传感器的要求
机器人需要安装什么样的传感器，对这些传感器有什么要求，是设计机器人感觉系统时遇到的首要问题。 选择机器人传感器应当完全取决于机器人的工作需要和应用特点，应考虑的因素包括以下几个方面：
成本 灵敏度
重量 线性度
尺寸 量程
输出类型 响应时间
增量式光电编码器
知识准备
二、内部传感器
（1） 模拟方式 在这种方式下，必须有一个频率-电压 (ƒ/U)变换器，用来把编码器测得的脉冲频率转换成与速度成正比的
模拟电压。ƒ/U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，这样才能满足测试要求。 （2）数字方式 数字方式测速是指基于数学公式，利用计算机软件计算出速度。由于角速度是转角对时间的一阶导数，如果
能测得单位时间内编码器转过的角度，则编码器在该时间段内的平均速度为：
t
知识准备
二、内部传感器
4.旋转变压器
应用最广的是正余弦旋转变压器。它是一种小型的交流电动机，定子和转子都有两个相互垂直的绕组， 如图所示，定子上两个绕组的励磁电压为EMsinωt、EMcosωt。其幅值相等,均为EM，角频率相等，均为ω， 相位相差90°。转子两个绕组输出电压为KEMsin(ωt+θ)、KEMcos(ωt+θ)，其幅值与励磁电压的幅值成正比， 对励磁电压的相位移等于转子的转动角度θ，检测出相位差为θ，即可测出角位移。
其分类如下：
测
同步测速发电机
速 发
交流测速发电机
异步测速发电机
电 机
直流测速发电机
电磁式测速发电机 永磁式测速发电机
知识准备
二、内部传感器
直流测速发电机实质是一种微型直流发电机，它的绕 组和磁路经精确设计，其结构及工作原理如图所示。
直流测速发电机的工作原理基于法拉第电磁感应定律， 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 两端产生的感应电动势与线圈转子的转速成正比，即
知识准备
二、内部传感器
2. 绝对式光电编码器
绝对式光电编码器是一种直接编 码式的测量元件，它可以把被测转角 或位移直接转化成相应的代码，指示 的是绝对位置而无绝对误差，在电源 切断时不会失去位置信息。但其结构 复杂、价格昂贵，且不易做到高精度 和高分辨率。工作原理如图所示。
知识准备
二、内部传感器
直线型电位器式位移传感器只能用于检测直线位 移，这种传感器的工作范围和分辨率受电阻器长度的 限制，绕线电阻、电阻丝本身的不均匀性会造成传感 器的输入、输出关系的非线性。
直线位移型
知识准备
二பைடு நூலகம்内部传感器
如图所示，旋转型电位器式位移传感器的 电阻元件呈圆弧状，滑动触点在电阻元件上做 圆周运动。由于滑动触点等的限制，传感器的 工作范围只能小于360°。
电位器式位移传感器的一个主要缺点是容易磨损，当电刷 和电阻之间接触面磨损或有尘埃附着式会产生噪声，使电位器 的可靠性和寿命受到一定的影响。
知识准备
二、内部传感器
1.2光电编码器
按其刻度方法的不同可分为： 增量式 绝对式
它利用光电转换原理将旋转信息转换电信息，并以数 字代码输出，可以高精度地测量转角或直线位移。
a）直线位移型
b）角位移型
知识准备
二、内部传感器
1.位移传感器 1.1 电位器
式中e0为电源电压、R1为触点分压电阻、R为 电位器总电阻、RL为负载等效电阻、u0为输出电 压。为了保证电位器的线性输出，应保证等效负
载电阻远远大于电位器总电阻。
电位器式传感器等效电路
知识准备
二、内部传感器
如图所示，直线型电位器式位移传感器的滑动触 点左、右移动，改变了与电阻接触的位置，通过检测 输出电压的变化量，确定以电阻中心为基准位置的移 动距离。
知识准备
二、内部传感器
1.位移传感器
位移传感器包括直线位移传感器和角位 移传感器。电位器等可用于测量直线位移， 也可用于测量角位移，编码器、旋转变压器 等可用于测量角位移，其分类如图所示。
知识准备
二、内部传感器
1.位移传感器 1.1 电位器
电位器可作为直线位移和角 位移的检测元件,其结构形式及实 物如图所示。
U=kn 式中，U为测速发电机的输出电压（V）；n为测速发电机 的转速；k为比例系数。
知识准备
二、内部传感器
视频
测速发电机工作原理
知识准备
二、内部传感器
6.加速度传感器
加速度传感器是一种能够测量加速度的传感器，这种传感器可以使机器人了解 它现在身处的环境，并且对于控制机器人姿态也是至关重要的。
加速度的测量可以通过以下几种方法： （1）由速度计算，加速度是速度的时间导数。在一定时间内对速度采样，可计 算加速度。 （2）根据牛顿定律，a=F/m，对于已知质量m的物体，使用力觉传感器，测 得其所受的力F，即可求出加速度a。
知识准备
二、内部传感器
5.速度传感器
速度传感器是工业机器人中较重要的内部传 感器之一。由于在机器人中主要需测量的是机器 人关节的运行速度，故这里仅介绍角速度传感器。
目前广泛使用的角速度传感器有： 测速发电机 增量式光电编码器
增量式光电编码器
测速发电机