工业机器人技术基础6.2传感器的主要性能指标
工业机器人的基本参数和性能指标知识讲解
工业机器人的基本参数和性能指标工业机器人的基本参数和性能指标表示机器人特性的基本参数和性能指标主要有工作空间、自由度、有效负载、运动精度、运动特性、动态特性等。
(1)工作空间（Work space）工作空间是指机器人臂杆的特定部位在一定条件下所能到达空间的位置集合。
工作空间的性状和大小反映了机器人工作能力的大小。
理解机器人的工作空间时，要注意以下几点：1)通常工业机器人说明书中表示的工作空间指的是手腕上机械接口坐标系的原点在空间能达到的范围，也即手腕端部法兰的中心点在空间所能到达的范围，而不是末端执行器端点所能达到的范围。
因此，在设计和选用时，要注意安装末端执行器后，机器人实际所能达到的工作空间。
2)机器人说明书上提供的工作空间往往要小于运动学意义上的最大空间。
这是因为在可达空间中，手臂位姿不同时有效负载、允许达到的最大速度和最大加速度都不一样，在臂杆最大位置允许的极限值通常要比其他位置的小些。
此外，在机器人的最大可达空间边界上可能存在自由度退化的问题，此时的位姿称为奇异位形，而且在奇异位形周围相当大的范围内都会出现自由度进化现象，这部分工作空间在机器人工作时都不能被利用。
3)除了在工作守闻边缘，实际应用中的工业机器人还可能由于受到机械结构的限制，在工作空间的内部也存在着臂端不能达到的区域，这就是常说的空洞或空腔。
空腔是指在工作空间内臂端不能达到的完全封闭空间。
而空洞是指在沿转轴周围全长上臂端都不能达到的空间。
(2)运动自由度是指机器人操作机在空间运动所需的变量数，用以表示机器人动作灵活程度的参数，一般是以沿轴线移动和绕轴线转动的独立运动的数目来表示。
自由物体在空间自六个自由度（三个转动自由度和三个移动自由度）。
工业机器人往往是个开式连杆系，每个关节运动副只有一个自由度，因此通常机器人的自由度数目就等于其关节数。
机器人的自由度数目越多，功能就越强。
日前工业机器人通常具有4—6个自由度。
当机器人的关节数（自由度）增加到对末端执行器的定向和定位不再起作用时，便出现了冗余自由度。
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
工业机器人考试试卷(附答案)
工业机器人考试试卷（附答案）一、填空题1、按坐标形式分类，机器人可分为直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型和关节坐标型四种基本类型。
2、作为一个机器人，一般由三个部分组成，分别是控制系统、传感系统和机械系统。
3、机器人主要技术参数一般有自由度、定位精度、工作范围、重复定位精度、分辨率、承载能力及最大速度等。
4、自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的的数目，不包括末端操作器的开合自由度。
5、机器人分辨率分为编程分辨率和控制分辨率，统称为系统分辨率。
6、重复定位精度是关于精度的统计数据。
7、根据真空产生的原理真空式吸盘可分为真空吸盘、气流负压吸盘和挤气负压吸盘等三种基本类型。
8、机器人运动轨迹的生成方式有示教再现运动、关节空间运动、空间直线运动和空间曲线运动。
9、机器人传感器的主要性能指标有灵敏度、线性度、测量范围、重复性、精度、分辨率、响应时间和抗干扰能力等。
10、自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目。
11、机器人的重复定位精度是指在同一环境、同一条件、同一目标动作、同一命令下，机器人连续重复运动若干次时，其位置分散情况。
12、机器人的驱动方式主要有液压驱动、气压驱动和电气驱动三种。
13、机器人上常用的可以测量转速的传感器有测速发电机和增量式码盘。
14、机器人控制系统按其控制方式可以分为力控制方式、轨迹控制方式和示教控制方式。
15、按几何结构分划分机器人分为：串联机器人、并联机器人。
二、单项选择题(请在每小题的四个备选答案中，选出一个最佳答案。
)1、工作范围是指机器人 B 或手腕中心所能到达的点的集合。
A 机械手B 手臂末端C 手臂D 行走部分。
2、机器人的精度主要依存于 C 、控制算法误差与分辨率系统误差。
A传动误差 B 关节间隙 C机械误差 D 连杆机构的挠性3、滚转能实现360°无障碍旋转的关节运动，通常用 A 来标记。
A RB WC BD L4、RRR型手腕是 C 自由度手腕。
工业机器人的技术指标和应用
工业机器人的技术指标和应用工业机器人是一种能够自动执行各种任务的机器人系统，它主要应用于生产线上的各个环节。
工业机器人的技术指标和应用十分丰富多样，下面将对其进行详细介绍。
一、技术指标1. 负载能力：工业机器人的负载能力是指机器人能够承受的最大重量。
根据不同的应用需求，工业机器人的负载能力有所不同，一般可分为轻型、中型和重型三个等级。
2. 动作自由度：工业机器人的动作自由度是指机器人能够自由运动的维度数量。
通常情况下，工业机器人的动作自由度为6个，即可在三维空间内进行平移和旋转运动。
3. 重复定位精度：工业机器人的重复定位精度是指机器人在重复执行同一任务时，所能达到的精确度。
该指标对于生产线上的装配任务尤为重要，一般要求在毫米级别的精度范围内。
4. 控制系统：工业机器人的控制系统是指机器人的核心控制单元，用于控制机器人的运动和执行任务。
常见的控制系统有基于PC的控制系统和专用控制器，它们具有高度的实时性和可编程性。
5. 传感器技术：工业机器人常配备各种传感器，用于感知环境和与外部物体进行交互。
常见的传感器包括视觉传感器、力传感器、激光传感器等，它们能够使机器人更加智能化和灵活。
6. 安全技术：工业机器人的安全技术是保障生产线安全的重要手段。
包括紧急停止装置、防撞装置、安全光幕等，能够保护操作人员和机器人在工作过程中的安全。
二、应用领域1. 组装与装配：工业机器人在组装与装配领域有着广泛的应用。
通过精确的位置控制和高度灵活的操作能力，机器人可以完成各种零部件的组装和装配工作，提高生产效率和质量。
2. 上下料：工业机器人在上下料领域也有着重要的应用。
机器人可以通过视觉传感器和力传感器等技术，实现对物料的精确定位和抓取，实现自动化的上下料操作，提高生产线的效率和稳定性。
3. 焊接与切割：工业机器人在焊接与切割领域能够发挥独特的优势。
机器人具备高度的精确度和稳定性，可以实现复杂曲线的焊接和切割操作，提高生产线的自动化水平和生产质量。
项目一(2)-传感器的主要性能指标
项目一（2）认识传感器一、传感器的主要性能指标1.传感器的静态特性传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。
因为这时输入量和输出量都和时间无关，所以它们之间的关系，即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。
表征传感器静态特性的主要参数有：线性度、灵敏度、分辨力和迟滞等。
（1）传感器的线性度通常情况下，传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直线。
在实际工作中，为使仪表具有均匀刻度的读数，常用一条拟合直线近似地代表实际的特性曲线、线性度（非线性误差）就是这个近似程度的一个性能指标。
拟合直线的选取有多种方法。
如将零输入和满量程输出点相连的理论直线作为拟合直线；或将与特性曲线上各点偏差的平方和为最小的理论直线作为拟合直线，此拟合直线称为最小二乘法拟合直线。
（2）传感器的灵敏度灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量变化△y对输入量变化△x的比值。
它是输出一输入特性曲线的斜率。
如果传感器的输出和输入之间显线性关系，则灵敏度S是一个常数。
否则，它将随输入量的变化而变化。
灵敏度的量纲是输出、输入量的量纲之比。
例如，某位移传感器，在位移变化1mm时，输出电压变化为200mV，则其灵敏度应表示为200mV/mm。
当传感器的输出、输入量的量纲相同时，灵敏度可理解为放大倍数。
提高灵敏度，可得到较高的测量精度。
但灵敏度愈高，测量范围愈窄，稳定性也往往愈差。
（3）传感器的分辨力分辨力是指传感器可能感受到的被测量的最小变化的能力。
也就是说，如果输入量从某一非零值缓慢地变化。
当输入变化值未超过某一数值时，传感器的输出不会发生变化，即传感器对此输入量的变化是分辨不出来的。
只有当输入量的变化超过分辨力时，其输出才会发生变化。
通常传感器在满量程范围内各点的分辨力并不相同，因此常用满量程中能使输出量产生阶跃变化的输入量中的最大变化值作为衡量分辨力的指标。
工业机器人技术基础6.2传感器的主要性能指标
输入
延时
延时有多长呢？
输出
八、抗干扰能力
传感器抗干扰能力一般指传感器抵御外界电磁干扰的能力。
工业机器人电磁兼容性测试
图10
九、总结
灵敏度 重复性
线性度
分辨率
测量范围
响应时间
精度
抗干扰能力
图11
工业机器人传感器 ——传感器的主要性能指 标
工业机器人用的传感器和普通传感器一样，有很多性能指标，如： 灵敏度、线性度、测量范围、精度、重复性、分辨力、响应时间、抗 干扰能力等。
一、灵敏度
灵敏度是指传感器在稳态下输出变化值与输入变化值之比，可用 如下的公式表示：
图1
ห้องสมุดไป่ตู้
图2
二、线性度
线性度：线性度反映传感器输出信号与输入信号之间的线性程度。假设 传感器的输出信号为 y，输入信号为 x，则 y与x 的关系可表示 为:y=bx
图3
三、测量范围
测量范围是指被测量的最大允许值和最小允许值之差。
此款拉杆式位移传感器 测量范围：0-400mm
图4
此款超声波测距模块 测量范围：2-450cm
图5
四、精度
精度是指传感器的测量输出值与实际被测量值之间的误差。
此款激光测距传感器的 精度为：0.2mm
图6
此款位移传感器的精 度为：0.01mm
图7
五、重复性
重复性是指传感器在对输入信号按同一方式进行全量程连续多次测 量时，相应测试结果的变化程度。
图8
六、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。
分辨率为0.01V
图9
七、响应时间
传感器性能指标
一、测量仪表的基本性能1、精确度（1）精密度δ它表明仪表指示值的分散性，即对某一稳定的被测量，由同一个测量者，用同一个仪表，在相当短的时间内，连续重复测量多次，其测量结果（指示值）的分散程度。
δ愈小，说明测量愈精密。
例如，某温度仪表的精密度δ=0.5℃，即表示多次测量结果的分散程度不大于0.5℃。
精密度是随机误差大小的标志，精密度高，意味着随机误差小。
但是必须注意，精密度与准确度是两个概念，精密度高不一定准确。
（2）准确度ε它表明仪表指示值与真值的偏离程度。
例如，某流量表的准确度ε=0.3m3/s,表示该仪表的指示值与真值偏离0.3m3/s。
准确度是系统误差大小的标志，准确度高，意味着系统误差小。
同样，准确度高不一定精密。
（3）精确度τ它是精密度与准确度的综合反映，精确度高，表示精密度和准确度都比较高。
在最简单的情况下，可取两者的代数和，即τ=δ+ε。
精确度常以测量误差的相对值表示。
2、稳定性（1）稳定度指在规定时间内，测量条件不变的情况下，由于仪表自身随机性变动、周期性变动、漂移等引起指示值的变化。
一般以仪表精密度数值和时间长短一起表示。
例如，某仪表电压指示值每小时变化1.3V，则稳定性可表示为1.3mV/h。
（2）影响量测量仪表由外界环境变化引起指示值变化的量，称为影响量。
它是由温度、湿度、气压、振动、电源电压及电源频率等一些外界环境影响所引起的。
说明影响量时，必须将影响因素与指示值偏差同时表示。
例如，某仪表由于电源电压发生变化10%而引起其指示值变化0.02mA，则应写成0.02mA/U±10%。
二、传感器的分类和性能指标1、传感器的分类表2 基本物理量与派生物理量表3 部分按工作原理分类的传感器3、传感器的性能指标（1）量程和范围量程是指测量上限和下限的代数差；范围是指仪表能按规定精确度进行测量的上限和下限的区间。
例如一个位移传感器的测量下限是-5mm，测量上限是+5mm，则这个传感器的量程为5-（-5）=10mm，测量范围是-5mm~5mm。
机器人的主要技术参数
机器人的主要技术参数机器人的主要技术参数机器人是一种能够自主执行任务的智能装置，它具有多种技术参数。
本文将从以下几个方面进行详细介绍。
一、机器人的传感器技术参数机器人需要通过传感器获取周围环境信息，以便做出正确的决策和行动。
常见的传感器包括视觉传感器、声音传感器、触觉传感器等。
其中，视觉传感器是最常用的一种，它可以通过拍摄照片或视频来获取图像信息，并进行图像处理和分析。
视觉传感器的主要技术参数包括分辨率、帧率、视野角度等。
分辨率越高，图像质量越好；帧率越高，图像流畅度越高；视野角度越大，可覆盖范围越广。
二、机器人的运动控制技术参数机器人需要具备精确的运动控制能力，以便在各种环境中实现自主移动和操作。
运动控制技术参数包括速度、加速度、转向半径等。
速度是机器人在移动时所达到的最大速度；加速度是机器人在启动或停止时所达到的最大加速度；转向半径是机器人在转弯时所需要的最小半径。
这些参数需要根据机器人的具体应用场景进行调整。
三、机器人的通信技术参数机器人需要实现与外部设备或其他机器人之间的通信，以便进行协作和数据交换。
通信技术参数包括通信协议、传输速率、通信距离等。
常见的通信协议包括Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等。
传输速率越高，数据传输越快；通信距离越远，机器人之间的协作范围就越广。
四、机器人的电源技术参数机器人需要稳定可靠的电源供应，以便正常运行。
电源技术参数包括电池容量、充电时间、工作时间等。
电池容量决定了机器人能够工作多长时间；充电时间决定了机器人在充满电后可以连续工作多长时间；工作时间是指机器人在一次充电后可以连续工作多长时间。
这些参数需要根据具体应用场景进行调整。
五、机器人的安全技术参数机器人需要具备安全保护措施，以便避免对人员和环境造成伤害。
安全技术参数包括碰撞检测、障碍物识别、紧急停止等。
碰撞检测是指机器人可以检测到前方是否有障碍物，并及时采取避让措施；障碍物识别是指机器人可以识别前方的障碍物类型，以便做出正确的决策；紧急停止功能是指机器人可以在出现危险情况时立即停止运动，保护周围人员和设备安全。
《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。
传感器的基本特性与指标
传感器的基本特性与指标传感器是一种能够将被测量的物理量转化为可观测的电信号的设备。
它具有许多基本特性和指标，这些特性和指标对于理解和选择合适的传感器至关重要。
下面是传感器的基本特性和指标的详细介绍。
1.灵敏度：传感器的灵敏度是衡量传感器对被测量物理量变化的响应能力。
灵敏度通常用一个比例系数来表示，表示传感器输出信号的变化量与被测量物理量变化量之间的关系。
灵敏度越高，传感器对物理量的变化越敏感。
2.测量范围：传感器的测量范围是指传感器能够测量的被测量物理量的最大和最小值。
超出测量范围的物理量值会导致传感器输出信号失真或不准确。
因此，在选择传感器时，需要根据被测量物理量的范围来确定合适的测量范围。
3.精度：传感器的精度是指传感器输出信号与被测量物理量真实值之间的误差。
精度通常使用一个百分比或一个分数来表示，表示误差与被测量物理量真实值的比值。
精度越高，传感器输出信号与真实值之间的误差越小。
4.响应时间：传感器的响应时间是指传感器从感知到被测量物理量变化到输出相应信号的时间间隔。
响应时间是衡量传感器快速响应能力的指标。
在一些应用中，需要选择具有快速响应时间的传感器。
5.温度特性：传感器的温度特性是指传感器输出信号与工作温度之间的关系。
温度变化会影响传感器的性能和精度。
因此，传感器的温度特性至关重要，特别是在高温或低温环境中的应用中。
6.分辨率：传感器的分辨率是指传感器能够检测到的最小物理量变化。
分辨率决定了传感器输出信号对被测量物理量细微变化的灵敏度。
较高的分辨率意味着传感器可以检测到更小的变化。
7.线性度：传感器的线性度是指传感器输出信号与被测量物理量之间的直线关系程度。
在一些应用中，需要选用具有高线性度的传感器，以确保传感器输出信号与被测量物理量之间的一致性。
8.可靠性：传感器的可靠性是指传感器在一定时间内正常工作的能力。
传感器的可靠性取决于它的设计和制造质量。
在一些应用中，需要选择具有高可靠性的传感器，以确保长时间的稳定运行。
机器人制造中常用的7大传感器技术
机器人制造中常用的7大传感器技术机器人制造中常用的7大传感器技术传感器（Sensor)是一种常见的却又很重要的器件，它是感受规定的被测量的各种量并按一定规律将其转换为有用信号的器件或装置。
对于传感器来说，按照输入的状态，输入可以分成静态量和动态量。
我们可以根据在各个值的稳定状态下，输出量和输入量的关系得到传感器的静态特性。
传感器的静态特性的主要指标有线性度、迟滞、重复性、灵敏度和准确度等。
传感器的动态特性则指的是对于输入量随着时间变化的响应特性。
动态特性通常采用传递函数等自动控制的模型来描述。
通常，传感器接收到的信号都有微弱的低频信号，外界的干扰有的时候的幅度能够超过被测量的信号，因此消除串入的噪声就成为了一项关键的传感器技术。
物理传感器物理传感器是检测物理量的传感器。
它是利用某些物理效应，把被测量的物理量转化成为便于处理的能量形式的信号的装置。
其输出的信号和输入的信号有确定的关系。
主要的物理传感器有光电式传感器、压电传感器、压阻式传感器、电磁式传感器、热电式传感器、光导纤维传感器等。
作为例子，让我们看看比较常用的光电式传感器。
这种传感器把光信号转换成为电信号，它直接检测来自物体的辐射信息，也可以转换其他物理量成为光信号。
其主要的原理是光电效应：当光照射到物质上的时候，物质上的电效应发生改变，这里的电效应包括电子发射、电导率和电位电流等。
显然，能够容易产生这样效应的器件成为光电式传感器的主要部件，比如说光敏电阻。
这样，我们知道了光电传感器的主要工作流程就是接受相应的光的照射，通过类似光敏电阻这样的器件把光能转化成为电能，然后通过放大和去噪声的处理，就得到了所需要的输出的电信号。
这里的输出电信号和原始的光信号有一定的关系，通常是接近线性的关系，这样计算原始的光信号就不是很复杂了。
其它的物理传感器的原理都可以类比于光电式传感器。
物理传感器的应用范围是非常广泛的，我们仅仅就生物医学的角度来看看物理传感器的应用情况，之后不难推测物理传感器在其他的方面也有重要的应用。
工业机器人的基本参数和性能指标
工业机器人的基本参数和性能指标Final revision by standardization team on December 10, 2020.工业机器人的基本参数和性能指标表示机器人特性的基本参数和性能指标主要有工作空间、自由度、有效负载、运动精度、运动特性、动态特性等。
(1)工作空间（Work space）工作空间是指机器人臂杆的特定部位在一定条件下所能到达空间的位置集合。
工作空间的性状和大小反映了机器人工作能力的大小。
理解机器人的工作空间时，要注意以下几点：1)通常工业机器人说明书中表示的工作空间指的是手腕上机械接口坐标系的原点在空间能达到的范围，也即手腕端部法兰的中心点在空间所能到达的范围，而不是末端执行器端点所能达到的范围。
因此，在设计和选用时，要注意安装末端执行器后，机器人实际所能达到的工作空间。
2)机器人说明书上提供的工作空间往往要小于运动学意义上的最大空间。
这是因为在可达空间中，手臂位姿不同时有效负载、允许达到的最大速度和最大加速度都不一样，在臂杆最大位置允许的极限值通常要比其他位置的小些。
此外，在机器人的最大可达空间边界上可能存在自由度退化的问题，此时的位姿称为奇异位形，而且在奇异位形周围相当大的范围内都会出现自由度进化现象，这部分工作空间在机器人工作时都不能被利用。
3)除了在工作守闻边缘，实际应用中的工业机器人还可能由于受到机械结构的限制，在工作空间的内部也存在着臂端不能达到的区域，这就是常说的空洞或空腔。
空腔是指在工作空间内臂端不能达到的完全封闭空间。
而空洞是指在沿转轴周围全长上臂端都不能达到的空间。
(2)运动自由度是指机器人操作机在空间运动所需的变量数，用以表示机器人动作灵活程度的参数，一般是以沿轴线移动和绕轴线转动的独立运动的数目来表示。
自由物体在空间自六个自由度（三个转动自由度和三个移动自由度）。
工业机器人往往是个开式连杆系，每个关节运动副只有一个自由度，因此通常机器人的自由度数目就等于其关节数。
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（）。
传感器的主要参数特性
传感器的主要参数特性传感器是一种用来检测和测量环境或物体的物理特性的设备。
根据检测的特性和原理的不同，传感器可以分为许多不同的类型。
然而，所有传感器都有一些共同的主要参数特性。
1. 灵敏度（Sensitivity）：传感器的灵敏度是指在单位变化下传感器输出的变化量。
通常以输出信号的变化与输入信号变化之间的比例来表示。
高灵敏度的传感器可以检测微小的变化，而低灵敏度的传感器则需要更大的变化才能产生可观测的输出变化。
2. 测量范围（Measurement Range）：传感器的测量范围是指传感器能够检测或测量的输入信号的范围。
超过这个范围的信号将会饱和传感器，导致输出失真或无法正常工作。
因此，选择合适的测量范围对于传感器的正确使用非常重要。
3. 分辨率（Resolution）：传感器的分辨率是指传感器能够检测到的最小变化量。
它决定了传感器能够提供的细节级别。
较高的分辨率意味着传感器能够检测到更小的变化，提供更精确的测量结果。
4. 精度（Accuracy）：传感器的精度是指传感器输出结果与真实值之间的偏差程度。
精度通常以百分比或者绝对值的形式表示。
较高的精度意味着传感器的测量结果更接近真实值，而较低的精度则表示可能存在较大的误差。
5. 线性度（Linearity）：传感器的线性度是指传感器输出与输入之间的线性关系程度。
具有良好线性度的传感器输出与输入之间成正比，而线性度差的传感器可能存在非线性失真。
6. 响应时间（Response Time）：传感器的响应时间是指传感器从接收输入信号到输出相应结果的时间间隔。
响应时间越短，传感器对输入信号的变化反应越快。
7. 稳定性（Stability）：传感器的稳定性是指传感器输出结果的一致性和长期稳定性。
一个稳定的传感器应该在相同的工作条件下产生相似的输出结果，并且在长时间内不受环境干扰或时间漂移的影响。
8. 可重复性（Repeatability）：传感器的可重复性是指传感器在相同输入条件下的输出结果是否具有一致性。
传感器的主要参数特性
传感器的主要参数特性传感器是一种用于感知和检测环境中其中一种物理量或者化学量并将其转化为可用的电信号或其他形式的输出信号的装置。
传感器的性能指标是评价传感器性能优劣的重要指标，是选择合适传感器的依据。
下面主要介绍传感器的主要参数特性。
1.精度：精度是指传感器输出值与被测量实际值之间的偏差。
它是传感器性能评价的重要指标之一、精度高的传感器能够准确地测量被测量物理量，并提供准确的输出信号。
传感器的精度取决于多个因素，包括传感器的设计、材料、电子电路和校准方法等。
2.灵敏度：灵敏度是指传感器输出的信号变化量与被测量物理量变化量之间的关系。
灵敏度高的传感器能够感知微小的物理量变化，并将其转化为较大的输出信号。
传感器的灵敏度取决于传感器的物理结构和电子电路设计等因素。
3.响应时间：响应时间是指传感器从接收到输入信号到产生输出信号所需的时间。
响应时间短的传感器能够及时响应被测量物理量的变化，并提供实时的输出信号。
响应时间取决于传感器的物理结构、材料和信号处理电路等。
4.动态范围：动态范围是指传感器能够测量的最小和最大物理量之间的范围。
动态范围越大，传感器能够测量的物理量范围越广。
传感器的动态范围取决于传感器设计、电子电路和信号处理算法等。
5.噪声：噪声是指传感器输出信号中与被测量物理量无关的随机波动。
噪声会降低传感器的测量精度和灵敏度。
传感器的噪声来自多个因素，包括电子电路、传感器材料和环境干扰等。
6.温度特性：温度特性是指传感器输出信号与温度变化之间的关系。
温度特性表征了传感器在不同温度下的测量性能。
温度特性取决于传感器的设计、材料和温度补偿电路等。
7.稳定性：稳定性是指传感器输出信号在长期使用过程中的变化程度。
稳定性好的传感器能够保持较为稳定的输出信号，不受环境变化和时间的影响。
8.重复性：重复性是指传感器对于相同的输入信号，在不同的测量条件下多次测量所得到的输出信号之间的一致性。
重复性好的传感器能够提供稳定且一致的输出信号。
传感器的五个重要技术指标
传感器的五个重要技术指标传感器是将物理量转化成电信号的一种装置，广泛应用于各个领域。
在选择适合自己应用的传感器时，需要了解一些相关的技术指标，以确保传感器能够满足特定需求。
本文将介绍五个重要的传感器技术指标。
灵敏度传感器的灵敏度是表示其测量范围内信号变化的响应程度，通常表示为单位变化量引起的输出变化量。
例如，一个光传感器的灵敏度为10 mV/lx，表示每增加1 lx的光照强度，传感器的输出电压会增加10 mV。
因此，灵敏度是一个非常重要的指标，可用于判断传感器的精度和测量能力。
误差误差是指传感器输出值与实际值之间的差异。
误差主要包括系统误差和随机误差。
系统误差是由传感器设计或制造过程中的缺陷引起的，而随机误差是由测量环境或测量过程中的变化引起的。
误差对于每个应用都是不同的，因此需要根据实际需求进行错误分析。
稳定性稳定性是指传感器的输出变化率，当物理量变化时，在一定时间内输出是否保持稳定。
传感器稳定性对于长期应用非常重要，因为不能让传感器的输出随着时间的推移而发生变化。
例如，加速度传感器在汽车制造业中很重要，以保持汽车稳定性。
因此，稳定性是选择传感器的一个关键指标。
预测性能预测性能是指传感器的能力，用于确定物理量的待测范围，因为传感器能够在测量物理量之前确定范围。
例如，电气传感器应该能够确定电压和电流的范围，以便测量具有不同范围的物理量。
因此，预测性能是选择传感器时需要考虑的重要因素。
抗干扰性传感器的抗干扰性是指在电磁噪声发生的环境下保持稳定的能力。
在例如汽车行驶时的强电磁场下，传感器的抗干扰性是非常重要的。
因此，传感器的抗干扰性将决定其在具有噪声的环境中的应用。
结论以上是传感器的五个重要技术指标。
每个应用都需要鉴定这些技术指标，以确保传感器能够满足其需求。
灵敏度、误差、稳定性、预测性能和抗干扰性都是选择传感器的关键因素，应根据实际应用场景进行选择和分析。
传感器的性能指标
传感器的性能指标灵敏度：指沿着传感器测量轴方向对单位振动量输入x 可获得的电压信号输出值u，即s=u/x。
与灵敏度相关的一个指标是分辨率，这是指输出电压变化量△u 可加辨认的最小机械振动输入变化量△x 的大小。
为了测量出微小的振动变化，传感器应有较高的灵敏度。
使用频率范围：指灵敏度随频率而变化的量值不超出给定误差的频率区间。
其两端分别为频率下限和上限。
为了测量静态机械量，传感器应具有零频率响应特性。
传感器的使用频率范围，除和传感器本身的频率响应特性有关外，还和传感器安装条件有关（主要影响频率上限）。
动态范围：动态范围即可测量的量程，是指灵敏度随幅值的变化量不超出给定误差限的输入机械量的幅值范围。
在此范围内，输出电压和机械输入量成正比，所以也称为线性范围。
动态范围一般不用绝对量数值表示，而用分贝做单位，这是因为被测振值变化幅度过大的缘故，以分贝级表示使用更方便一些。
相移：指输入简谐振动时，输出同频电压信号相对输入量的相位滞后量。
相移的存在有可能使输出的合成波形产生崎变，为避免输出失真，要求相移值为零或Π，或者随频率成正比变化。
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工业机器人用的传感器和普通传感器一样，有很多性能指标，如： 灵敏度、线性度、测量范围、精度、重复性、分辨力、响应时间、抗 干扰能力等。
一、灵敏度
灵敏度是指传感器在稳态下输出变化值与输入变化值之比，可用 如下的公式表示：
图1
图2
二、线性度
线性度：线性度反映传感器输出信号与输入信号之间的线性程度。假设 传感器的输出信号为 y，输入信号为 x，则 y与x 的关系可表示 为:y=bx
图3
三、测量范围
测量范围是指被测量的最大允许值和最小允许值之差。
此款拉杆式位移传感器 测量范围：0-400mm
图4
此款超声波测距模块 测量范围：2-450cm
图5
四、精度
精度是指传感器的测量输出值与实际被测量值之间的误差。
此款激光测距传感器的 精度为：0.2mm
图6
此款位移传感器的精 度为：0.01mm
Байду номын сангаас输入
延时
延时有多长呢？
输出
八、抗干扰能力
传感器抗干扰能力一般指传感器抵御外界电磁干扰的能力。
工业机器人电磁兼容性测试
图10
九、总结
灵敏度 重复性
线性度
分辨率
测量范围
响应时间
精度
抗干扰能力
图11
图7
五、重复性
重复性是指传感器在对输入信号按同一方式进行全量程连续多次测 量时，相应测试结果的变化程度。
图8
六、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。
分辨率为0.01V
图9
七、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， 其输出信号随之变化并达到一个稳定值所需要的时间。