第六章机器人的感觉

电感式传感器 其特点为： 1．结构简单，无活动电触点，因此工作可靠寿命长； 2．灵敏度和分辨率高，能测出0.01μm的位移变化； 3．线性度和重复性都比较好。
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Hale Waihona Puke Baidu
结构型传感器举例
光电式码盘是一种非接触性光 电传感器。 它具有测量准确度高、响应速 度快、结构简单、可靠性高和使用 寿命长等优点。 典型的光码盘有ＴＬＰ 50 7 Ａ，ＴＬＰ80 0等类型。 为了确保转速测量准确度，使 用单片机系统对脉冲信号处理。
电动机上的绝对编码器
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应变片与荷重传感器
线型电阻应变计的结构
线型电阻式荷重传感器
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静力测量
平行梁式测力计
电桥回路
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物性型传感器
概念：利用物质本身的某种客观性质制作 的传感器。 特点：受材料性质与使用环境影响较大。 结构简单，灵敏度高。 物性型传感器举例： 光电传感器 压电传感器
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6.1.3 信息载体
(1) 辐射 —— 涉及全频段的电磁波。范围包括无线电波到 gama 射线。 辐射的主要参数是强度、频率、偏振和相位。 (2)物理量——论述物质的各种外部参量。 例如，位置、速度、尺寸、厚度、力和真空。 (3)热——温度、温度梯度、热和熵。 (4)电——电压、电流、电阻、电容等电参数。 (5)磁——磁场强度、磁通密度和磁导率。 (6)化学量——论述物质的内部结构的量。 其主要参数是某一材料的浓度、晶体结构和凝聚态。
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6.1.4 机器人感觉器官的必要性
1、增加机器人功能，提高工作质量，有效完 成任务；机器人传感器能监控所操纵工件的 质量。例如，及时检查出有毛病的工件。
2、适应复杂情况（对象/环境），扩大应用范 围，防止发生意外事故。例如，自动导引车 辆(AGV)式机器人，在道路上不能撞到人。 3、人机交互的需要，接受指令，表达感情。
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电容式传感器分为：
变极距型电容式传感器 变极板面积型电容式传感器 变介质型电容式传感器 改变平行板间距的传感器可用来测量 微米数量级的位移，而变化面积的传 感器只适合测量厘米数量级的位移。
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结构型传感器举例
利用电磁感应把被测 的物理量如位移、压力、 流量、振动等转换成线圈 的自感系数L和互感系数M 的变化，再由测量电路转 换成电压或电流的变化量 输出，实现非电量到电量 的转换。
《机器人技术及其应用》
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主要内容
6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 感知器的相关概念 机器感觉原理、方式与过程 机器人传感器分类与选择 位移、速度与加速度传感器 触觉技术 测距技术 传感器融合
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6.1.2 器官功能与传感器 人类的感觉器官： 视觉、听觉、触觉、味觉、嗅觉 还有什么？ 痛觉 热觉 接近觉？气功？ 特异功能？天眼？
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什么是传感器
传感器是一种能将具有某种物理表现形式的信息 变换成机器可以处理的输入换能器。 将被测非电量信号转换成与之有对应关系的电量 输出的器件或装置。 又叫变换器、换能器或探测器。 什么是信息 Claude Shannon ：信息是一种减少不确定量的量。
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4、依靠传感器反馈来补偿误差。 5、降低对机器人及其工作对象精度的要求——“可 以吃粗粮”； (1)随机安置物体的位置。从而降低购置固定夹 具所需的高额费用； (2)允许物体的形状变化，可以放宽精度要求， 而不必制成符合自动化装配线需求的高精度，也 不需要高价地制造0.1mm精度的载体。例如，桔 子和蛋等食品，其形状和尺寸是变动的，通过触 觉传感器感知的信息，机器人可抓住它。
6.1 感知器的相关概念
6.1.1 6.1.2 6.1.3 6.1.4 人类智能与人工智能 器官功能与传感器 信息载体 机器人感觉器官的必要性
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6.1.1 人类智能与人工智能
• 人类智能的主要表现
感知、记忆、思维、表达、动作、学习…… • 人工智能 对人类智能的理解与机器实现 • 人体有两种感觉系统 1) 内体感觉系统 : 检测诸如手足关节角、肌肉扩 张和肌肉拉紧等内部参量。 2) 外体感觉系统 : 对皮肤表面温度和形状的改变 而产生反应，这些参量是直接接触外部物体的 结果。
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结构型传感器举例
由两个平行板组成的电容器的 电容量为： C= εA / d 式中ε——电容极板间介质的相对 介电系数，相对于真空，ε=1； A——两平行板所覆盖的面积； d——两平行板之间的距离； C——电容量。
极板
d
电容式传感器
如果保持其中的两个参数不变而仅改变另一个参数， 就可把该参数的变化转换为电容的变化。因此，电容量 的变化的大小与被测参数的大小成比例。
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6.2 机器感觉原理、方式与过程
6.2.1 感觉原理 感觉原理即传感器构成原理。 分为结构型和物性型。 6.2.2 感觉方式 6.2.3 感觉过程……阶段性
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6.2.1 感觉原理 结构型传感器 概念：应用通常的物理定律构成的传感 器，如：运动定律，牛顿定律，欧姆定 律，电磁定律，热力学定律等。 特点：传感原理明确，结构比较复杂， 一般与结构材料无关。
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光电传感器——
光电传感器是一种将光量的变化转化为电量的 变化的传感器。它的物理基础就是光电效应。 光电效应分:外光电效应、内光电效应两大类。 在光线的作用下，物体内的电子逸出物体表面 向外发射的现象称为外光电效应。向外发射的 电子叫光电子。基于外光电效应的光电器件有 光电管、光电倍增管等。 当光照射在物体上，使物体的电导率发生变化， 或产生光生电动势的效应叫内光电效应。内光 电效应又可分为两种：光电导效应和光生伏特 效应。