工业机器人外部传感器
机器人传感器知识要点梳理
机器人传感器知识要点梳理机器人传感器是指机器人系统中用于感知和获取外部环境信息的装置。
传感器的准确使用和理解对于机器人设计和应用至关重要。
本文将从机器人传感器的分类、原理和常用技术等方面进行梳理，以帮助读者更好地理解和应用机器人传感器。
一、机器人传感器的分类机器人传感器可以根据其感知的信息类型、工作原理和应用环境等因素进行分类。
在这里，我将介绍几种常见的机器人传感器分类方式。
1. 按照感知的信息类型分类：1.1 触觉传感器：用于感知机器人与物体之间的接触力、接触面积和物体形状等信息。
常见的触觉传感器包括压力传感器、力传感器和力敏电阻。
1.2 视觉传感器：用于感知机器人周围的可见光图像信息，例如拍摄照片、识别物体和人脸等。
常见的视觉传感器包括摄像头、光电传感器和图像传感器。
1.3 声音传感器：用于感知机器人周围的声音和音频信息。
常见的声音传感器包括麦克风和声波传感器。
1.4 温度传感器：用于感知机器人周围的温度信息。
常见的温度传感器包括热电偶和温度传感器芯片。
1.5 其他传感器：还有其他类型的传感器，例如气体传感器、湿度传感器和加速度传感器等。
2. 按照工作原理分类：2.1 主动传感器：主动传感器是指能主动产生电磁、声、光等信号并获取反馈的传感器。
例如雷达传感器和激光传感器等。
2.2 被动传感器：被动传感器是指根据周围环境的变化对外部物理量进行感知的传感器。
例如光电传感器、温度传感器和湿度传感器等。
3. 按照应用环境分类：3.1 室内传感器：主要应用于室内环境的机器人，例如家庭服务机器人、工业机器人和教育机器人等。
3.2 室外传感器：主要应用于室外环境的机器人，例如农业机器人、勘探机器人和航空航天机器人等。
二、机器人传感器的工作原理了解机器人传感器的工作原理对于正确选择和使用传感器至关重要。
在这一部分，我们将重点介绍几种常见的机器人传感器工作原理。
1. 光电传感器：光电传感器工作原理基于光敏元件的光电效应。
简述内外部传感器主要的用途
简述内外部传感器主要的用途
一、内传感器的用途
工业机器人内部的传感器可以检测机器人的状态和环境，用来保障机器人操作的安全性。
主要包括以下几个方面：
1.位置传感器：用来检测机器人的位置和姿态信息，包括关节位置和末端执行器位姿，保证机器人的动作精度和稳定性。
2.力传感器：常用于机器人的末端执行器，用来测量机器人末端执行器施加在物体上的力和力矩的大小和方向，从而保证机器人操作的准确性和稳定性。
3.急停开关：在机器人发生异常情况时，急停开关可以迅速停止机器人的运动，保护机器人和操作者的安全。
4.碰撞检测器：用来检测机器人与周围环境的碰撞情况，一旦发现机器人与周围环境发生碰撞，可以迅速停止机器人的运动，防止机器人损坏或造成事故。
二、外传感器的用途
工业机器人外部的传感器主要用来感知周围环境，提高机器人的操作精度和适应性，主要包括以下几个方面：
1.视觉传感器：主要用来感知机器人周围的视觉信息，包括识别物体的大小、位置、方向等。
2.激光雷达：用于三维重建机器人周围的环境结构，提供机器人感知环境和导航的信息。
3.力传感器：常用于机器人的基座和末端执行器，用来感知机器人和环境的碰撞力，并能根据力的大小和方向调整机器人移动的方向和速度。
4.温度和湿度传感器：用来感知机器人周围环境的温度和湿度情况，从而适应不同的环境工作或调整机器人的运行参数。
总之，工业机器人内外传感器的作用是保障机器人工作安全和提高生产效率，它们的使用不仅可以减少机器人和操作者的风险，还可提高机器人的操作精度和适应性，适应不同的生产环境和任务需求。
工业机器人考试问答题(ABB)
工业机器人考试问答题（ABB）1、为什么在示教机器人坐标前要建立自己的工件坐标系和工具坐标系？①建立工件坐标系有两个好处：1）方便我们在机器人线性运行时，按照我们自己建的坐标系的方向做线性运动，而不拘泥于系统提供的基坐标系和世界坐标系这几种固定的坐标系。
2）当工作台面与机器人之间的位置发生相对移动时，只需要更新工件坐标系，即可不需要重新示教机器人轨迹，从而很方便的实现轨迹的纠正。
②建立工具坐标系也有两个好处：1）方便我们在做机器人重定位旋转时，可以很方便的让机器人绕着我们定义的点做空间旋转，从而很方便的把机器人调整到我们需要的姿态。
2）更换工具时，只要按照第一个工具做TCP的方法重新做一下心得TCP，即可不需要重新示教机器人轨迹，从而很方便的实现轨迹的纠正。
2、如果机器人SMB电池提示快没电了，如何保证更换电池后机器人的零位与更换电池前一样？或者说不用重新示教零位？在更换电池前，先运行一下指令：MoveABSJ PzonePOS，v100，fine，tool0;其中PzonePOS是机器人六个轴都为0的位置，这样机器人就停在了零位，然后关机更换电池。
换完电池后，立即更新转数计数器，这样就保证了前后两次的零位几乎一样。
3、零点标定的目的是什么？只有在机器人得到充分和正确标定零点时，他的使用效果才会最好。
因为只有这样，机器人才能达到它最高的点精度和轨迹精度，或者完全能够以编程设定的动作运动。
4、请给出机械零位时所有6根轴的角度？六个轴都为0°。
5、修正或更改了编程的点后必须注意什么？重新执行运行该条指令，确定是否是正确的。
6、用哪个指令才能退出无限循坏？Exitcycle7、一个程序必须符合哪些要求？模块只有一个main主程序。
8、在使用注释时必须注意些什么？程序员必须注意更新注释的时效性，使其保持最新状态。
9、什么情况下要做备份？1）新机器第一次上电后。
2）在做任何修改之前。
3）修改完程序和参数之后。
工业机器人技术与应用练习题(附参考答案)
工业机器人技术与应用练习题（附参考答案）一、判断题（共100题，每题1分，共100分）1.在标准配置中，I/O电源由内部电源给定，约1.5A的DC24V的内部电源可供输入/输出控制使用。
使用中若超出 1.5A电流时，应使用24V的外部电源。
A、正确B、错误正确答案：A2.液压传动的工作原理是帕斯卡定律。
A、正确B、错误正确答案：A3.机械位移传感器是用来测量位移、距离、位置、尺寸等几何量的一种传感器。
A、正确B、错误正确答案：B4.ABB 机器人DSQC651标准板提供8个数字输入信号，地址范围是0-7。
A、正确B、错误正确答案：A5.2：1是缩小比例。
A、正确B、错误正确答案：B6.对称三相Y接法电路，线电压最大值是相电压有效值的3倍。
A、正确B、错误正确答案：B7.换向阀靠近弹簧一侧的方框(位)为常态。
A、正确B、错误正确答案：A8.安装线槽时必须使用至少两个带垫圈的螺丝。
A、正确B、错误正确答案：A9.直流伺服电机的调节特性：是指转矩恒定时，电动机的转速随控制电压变化的关系。
A、正确B、错误正确答案：A10.ABB标准I0板DSCQ651为8入8出的数字板，并且8个输出为继电器输出。
A、正确B、错误正确答案：B11.直⾓坐标机器⾓的⾓作范围为圆柱形状。
A、正确B、错误正确答案：B12.液压系统的工作压力决定于外负载。
A、正确正确答案：A13.ABB机器人可以长时间进行工作，无需定期重启系统。
A、正确B、错误正确答案：A14.直流电机只能顺时针方向旋转。
A、正确B、错误正确答案：B15.球面坐标机器人的空间位置分别由旋转、摆动和横移3个自由度确定。
A、正确B、错误正确答案：A16.通过示教器直接按下posn可以查看机器人当前轴位置。
A、正确B、错误正确答案：A17.完成某一特定作业时具有多余自由度的机器人称为冗余自由度机器人。
A、正确B、错误正确答案：A18.交流伺服电机由于结构简单、成本低廉、无电刷磨损、维修方便，被认为是一种理想的侗服电机。
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
机器人运维员理论题库(多选)
机器人运维员理论题库（多选）下列传感器可归于机器人外部传感器的有（）。
触觉传感器(正确答案)应力传感器(正确答案)力学传感器接近度传感器(正确答案)机器人控制系统按其控制方式可以分为（）。
力控制方式(正确答案)轨迹控制方式(正确答案)示教控制方式(正确答案)运动控制方式机器人的精度主要依存于（）。
控制算法误差(正确答案)分辨率系统误差(正确答案)机械误差(正确答案)传动误差人社部发布有关工业机器人的新职业是（）。
工业机器人系统操作员(正确答案)工业机器人操作调整工工业机器人系统运维员(正确答案)工业机器人装调维修工（）是国产品牌机器人。
ABB 机器人新松机器人(正确答案)埃夫特机器人(正确答案)发那科机器人（）是基于工业以太网协议的通讯方式。
ProfiNet(正确答案)Ethercat(正确答案)Powerlink(正确答案)ProfibusDP（）是直流电动机的调速方式。
改变电枢电压(正确答案)改变电源频率改变励磁电流(正确答案)改变极对数工业机器人连续轨迹控制式适用于（）等作业。
焊接(正确答案)喷涂(正确答案)检测(正确答案)上下料工业机器人点位控制式适用于（）等作业。
上下料(正确答案)点焊(正确答案)卸运(正确答案)喷涂工业机器人一般由（）等部分组成。
操作机(正确答案)驱动装置(正确答案)控制系统(正确答案)数控机床(正确答案)笛卡尔坐标系包括（）。
世界坐标系(正确答案)基坐标系(正确答案)工具坐标系(正确答案)工件坐标系(正确答案)工业机器人的执行机构由（）组成。
末端执行器(正确答案)手腕(正确答案)手臂(正确答案)机座(正确答案)工程制图中，图样的尺寸一般不以（）为单位。
mmcm(正确答案)dm(正确答案)m(正确答案)下列选项中，（）传感器属于触觉传感器。
接触觉(正确答案)热敏电阻压力传感器(正确答案)光电传感器工业机器人控制系统的硬件主要组成部分有（）。
控制器(正确答案)传感装置(正确答案)驱动装置(正确答案)减速装置三相交流异步电动机的调速方式一般包括（）调速。
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：
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。
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（）。
机器人常用的传感器有哪几种
机器人常用的传感器有哪几种机器人常用传感器根据检测对象的不同可分为内部传感器和外部传感器。
内部传感器主要用来检测机器人本身状态（如手臂间角度），多为检测位置和角度的传感器。
外部传感器主要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。
1、二维视觉传感器二维视觉传感器主要就是一个摄像头，它可以完成物体运动的检测以及定位等功能，二维视觉传感器已经出现了很长时间，许多智能相机可以配合协调工业机器人的行动路线，根据接收到的信息对机器人的行为进行调整。
2、三维视觉传感器最近三维视觉传感器逐渐兴起，三维视觉系统必须具备两个摄像机在不同角度进行拍摄，这样物体的三维模型可以被检测识别出来。
相比于二维视觉系统，三维传感器可以更加直观的展现事物。
3、力扭矩传感器力扭矩传感器是一种可以让机器人知道力的传感器，可以对机器人手臂上的力进行监控，根据数据分析，对机器人接下来行为作出指导。
4、碰撞检测传感器工业机器人尤其是协作机器人最大的要求就是安全，要营造一个安全的工作环境，就必须让机器人识别什么事不安全。
一个碰撞传感器的使用，可以让机器人理解自己碰到了什么东西，并且发送一个信号暂停或者停止机器人的运动。
5、安全传感器与上面的碰撞检测传感器不同，使用安全传感器可以让工业机器人感觉到周围存在的物体，安全传感器的存在，避免机器人与其他物体发生碰撞。
6、电磁传感器现代的磁旋转传感器主要包括有四相传感器和单相传感器。
在工作过程中，四相差动旋转传感器用一对检测单元实现差动检测，另一对实现倒差动检测。
这样，四相传感器的检测能力是单元件的四倍。
而二元件的单相旋转传感器也有自己的优点，也就是小巧可靠的特点，并且输出信号大，能检测低速运动，抗环境影响和抗噪声能力强，成本低。
因此单相传感器也将有很好的市场。
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
工业机器人传感器知识点
工业机器人传感器知识点工业机器人传感器是现代工业领域中的重要组成部分，起着检测、控制和反馈信号的作用。
它们通过感知周围环境和运动状态，使机器人能够与外部环境进行交互，并完成精确的任务。
本文将介绍工业机器人传感器的常见类型和其在机器人应用中的关键作用。
一、力/扭矩传感器力/扭矩传感器是工业机器人中最常见的传感器之一，用于测量力的大小和方向，以及扭矩的大小。
它们通常安装在机器人的关节或结束执行器上，用于实时监测机器人运动中的受力情况。
力/扭矩传感器的数据可以用于机器人的力控制、防碰撞和物体抓取等应用。
二、视觉传感器视觉传感器是工业机器人中另一个重要的传感器类型。
它们通过图像识别和处理技术，使机器人能够感知和理解其周围环境中的图像信息。
视觉传感器可以用于目标定位、物体检测、品质检测和导航等任务。
常见的视觉传感器包括相机、光电传感器和激光雷达等。
三、接近传感器接近传感器主要用于检测和感知物体的接近或距离，常见的工作原理包括电容、电感和光学等。
接近传感器广泛应用于工业机器人中的物体检测、位置控制和机器人与外部环境的交互等。
它们具有高灵敏度、快速响应和高可靠性的特点。
姿态传感器主要用于测量和感知机器人的姿态、姿势和方向等信息。
它们通常安装在机器人的关节或终端执行器上，可以实时监测和反馈机器人的姿态变化。
姿态传感器在工业机器人的运动控制、路径规划和姿态校准等方面起着关键作用。
常见的姿态传感器包括陀螺仪、加速度计和磁场传感器等。
五、温度传感器温度传感器用于测量和感知机器人及其周围环境的温度变化。
它们通常安装在机器人关键部件或工作区域中，以监测机器人的温度状态并及时采取措施。
温度传感器在工业机器人的温度控制、过热保护和环境监测等方面发挥着重要作用。
六、力矩传感器力矩传感器用于量化和感知机器人执行器或关节的力矩输出。
它们通常安装在机器人的执行器和关节部件上，以实时监测机器人的扭矩输出。
力矩传感器可以提供机器人的负载变化、力矩控制和碰撞侦测等信息，为机器人运动和控制提供支持。
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。
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2) 压觉传感器: 压觉传感器用来检测和机器人接触的对象物之间的压力值。 a. 利用某些材料的内阻随压力变化而变化的压阻效应制成的压阻元件， 将它们密集配置成阵列，即可检测压力的分布。（压敏导电橡胶或塑料） b. 利用压电效应器件如压电晶体等。它的优点是耐腐蚀、频带宽和灵敏 度高等；缺点是无直流响应，不能直接检测静态信号。 c. 利用半导体力敏器件与信号电路构成的集成压敏传感器。常用的三种： 压电型（ZnO/Si-IC），电阻型SIR(硅集成)和电容型SIC，其优点是体积小、 成本低、便于同计算机接口;缺点是耐压负载差、不柔软。 d. 利用压磁传感器、扫描电路与针式差动变压器式传感器构成的压觉传 感器，有较强的过载能力，但体积较大。
号
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分辨率
额定值
四、力觉传感器
力觉是指对机器人的指、肢和关节等运动中所受力的感知, 主要包括腕力觉、关节力觉和支座力觉等, 根据被测对象的负载, 可以把力传感器分为测力传感器( 单轴力传感器) 、力矩表( 单轴 力矩传感器) 、手指传感器( 检测机器人手指作用力的超小型单轴 力传感器) 和六轴力觉传感器。
高密度智能压觉传感器这是一种 很有发展前途的压觉传感器，其中压阻式和电容 式使用最多。提别是硅电容式压觉传感器得到了广泛应用
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3) 滑觉传感。可以检测垂直于握持方向物体的位移、旋转、由重力 引起的变形，以达到修正受力值、防止滑动、进行多层次作业及测 量物体重量和表面特性等的目的。
滚轴带动光 电传感器和 缝隙圆板而 产生脉冲信
力觉传感器根据力的检测方式不同，可以分为： a. 检测应变或应力的应变片式，应变片力觉传感器被机器
人广泛采用； b. 利用压电效应的压电元件式； c. 用位移计测量负载产生的位移的差动变压器、电容位移
计式。
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常用的工业机器人圆筒式腕力传 感器分为上下两层, 上层 由 4 根竖直梁组成, 下层由 4 根水 平梁组成。在 8 根梁的相应位置 上粘贴应变片作为测量敏感点。 传感器两端通过法兰盘与机器人 腕部联接。 机器人腕部受力时, 8 根弹性梁产生不同性质的变形, 使 敏感点的应变片发生应变, 输出电 信号, 通过一定的数学关系式就可 算出 X、Y、Z 三个坐标上的分力 和分力矩。
3)激光测距法也可以利用回波法, 或者利用激光测距仪。氦氖激光器 固定在基线上, 在基线的一端由反射镜将激光点射向被测物体, 反射 镜固定在电动机轴上, 电动机连续旋转, 使激光点稳定地对被测目标 扫描。由 CCD( 电荷耦合器件) 摄像机接受反射光, 采用图像处理的 方法检测出激光点图像, 并根据位置坐标及摄像机光学特点计算出 激光反射角。
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三、触觉传感器
触觉是接触、冲击、压迫等机械刺激感觉的综合, 触觉可以用来进行机器人抓取, 利用触觉可进一步感知 物体的形状、软硬等物理性质。一般把检测感知和外 部直接接触而产生的接触觉、压觉、滑觉等传感器称 为机器人触觉传感器。
1) 接触觉传感器: 传感器装 于机器人的运动部件或末端 执行器(如手爪)上, 用以判断 机器人部件是否和对象物发 生了接触。接触觉是通过与 对象物体彼此接触而产生的, 所以最好使用手指表面高密 度分布触觉传感器阵列。
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五、接近觉传感器
接近觉传感器就是放机器人手接近对象物体的距离约为 数毫米～数十毫米时，就可检测出到对象物体表面的距离、 斜度和表面状态的传感器。接近觉一般用非接触式测量元件, 如霍尔效应传感器、电磁式接近开关、光学接近传感器和超 声波式。
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1)光电式接近觉传感器的应答性好, 维修方便, 尤其是测量精度很 高。是目前应用最多的一种接近觉传感器, 但其信号处理较复杂, 使用环境也受到一定限制(如环境光度偏极或污浊)。 反射光亮（亦即接收信号的大小）表示了某一距离的点（光轴的 交点）的峰值特性。利用这种特性滴线性部分来测定距离，测出 峰值点就可确定物体的位置。
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二、工业机器人传感器的要求与选择
一般要求：
如
➢ 精度高、重复性好
何
➢ 稳定性和可靠性好
选
➢ 抗干扰能力强
择
➢ 质量轻、体积小、安装方便
特定要求：
➢ 适应加工任务要求
➢ 满足机器人控制的要求
➢ 满足安全性要求及其它辅助工 作的要求
① 根据测量对象、环境 确定
② 灵敏度的选择 ③ 响应特性 ④ 线性范围 ⑤ 稳定性 ⑥ 精度
由发光二极管和光敏晶体管 组成。发光二极管发出的光 经过反射被光敏晶体管接收， 接收到的光强和传感器与目 标的距离有关，输出信号时 距离的函数。红外信号被调 试制成某一特定频率，可大
大提高信噪比
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2) 超声波式传感器的原理是测量渡越时间, 超声波是频率20kHz 以上 的机械振动波, 渡越时间与超声波在介质中的传播速度的乘积的一 半即是传感器与目标物之间的距离, 渡越时间的测量方法有脉冲回 波法、相位差法和频差法。
工业机器人 外部传感器
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王庆龙
目录
一、工业机器人常用传感器的分类 二、工业机器人传感器的要求与选择 三、触觉传感器 四、力觉传感器 五、接近觉传感器
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一．工业机器人常用传感器பைடு நூலகம்分类
工业机器人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、距离传感器，是 为了检测作业对象及环境与机器人的关系。
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