机器人传感器

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
2020/3/28
电子科技大学 传感技术课程组 制作
机器人及机器人传感器的定义
2020/3/28
❖ 机器人：可以被定义为计算机控制的能模拟人
的感觉、手工操纵的和具有有自动行走能力的 而又足以完成有效工作的装置。
❖ 机器人传感器：可以被定义为一种能把机器人
2．识别功能 识别对象物的形状(如识别接触到的表面形状)。
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触觉
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举例：触觉传感器(a)
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1. 结构：平板上安装着多点通、断传感器附着板的 装置
2. 原理：平常为通态，当与物体接触时，弹簧收缩， 上、下板间电流断开。它的功能相当于一开关， 即输出0和1两种信号。
反馈控制的能力，能进行识别、选取相判 断．这是由于采用了传感器，使机器人具 有了初步的智能。因而传感器的采用与否 已成为衡量第—代机器人的重要特征。
• 第三代机器人为高一级的智能机器人，
“电脑化”是这代机器人的重要标志。
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机器人传感器的分类
2020/3/28
❖ 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。
3. 可用于控制机械手的运动方向和范围、躲避障碍 物等。
1.导电橡胶；2.金属； 12.衬底； 13.引线
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人工皮肤触觉传感器的研究重点
2020/3/28
1. 选择更为合适的敏感材料，现有的材料主要有导电 橡胶、压电材料、光纤等；
2. 将集成电路工艺应用到传感器的设计和制造中，使 传感器和处理电路一体化，得到大规模或超大规模 阵列式触觉传感器。
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压觉
❖ 压觉的概念 ❖ 压觉传感器原理
2020/3/28
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压觉的概念
2020/3/28
❖ 压觉指的是对于手指给予被测物的力，或者加 在手指上的外力的感觉。
❖ 它用于握力控制与手的支撑力的检测。
❖ 目前的压觉传感器主要是分布式压觉传感器，
动来保证装配质量和速度 4. 防止碰撞、卡死和损坏机件。
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关节力传感器
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PVF2 阵 列 式触觉传 感器
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触觉传感器的工作重点
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❖ 触觉传感器的工作重点集中在阵列式触觉传 感器信号的处理上，目的是辨识接触物体的 形状。
❖ 这种信号的处理涉及到信号处理、图像处理、 计算机图形学、人工智能、模式识别等学科， 是一门比较复杂、比较困难的技术，还很不 成熟，有等于进一步研究和发展。
❖ 若没有触觉，就不能完好平稳地抓住纸做的杯子，也不 能握住工具;
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机器人触觉的功能
2020/3/28
❖ 主要有两方面：
1．检测功能 对操作物进行物理性质检测．如光滑性、硬度等。
其目的是：
❖感知危险状态．实施自身保护， ❖灵活地控刷手爪及关节以操作对象物； ❖ 使操作具有适应性和顺从性。
目标物特性(或参量)变换为电量输出的过程。
❖ 机器人通过传感器实现类似于人类的知觉作用。
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机器人的发展历史
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❖ 第一代机器人（机械手），特点：它虽配
有电子存储装置，能记忆重复动作，然而 因未采用传感器，所以没有适应外界环境 变化的能力。
• 第二代机器人，特点：已初步具有感觉相
❖ 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
态持征获取信息．使机器人---环境能发生交互作用，
从而使机器人对环境有自校正和自适应能力。外界检 测传感器通常包括触觉、接近觉、视觉、听觉、嗅觉、 味觉等传感器。
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机器人传感器
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目录
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❖ 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
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概述
❖ 机器人与传感器 ❖ 机器人传感器分类
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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。
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压觉传感器原理
2020/3/28
❖ 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 行程。在此范围内，将力的变化转换为遵从虎克定律的长度位 移，以便进行俭测。在一侧手指上，每个6mm×8mm的面积 分布一个传感器来计算，共排列了28个(四行七排)传感器。左 右两侧总共有56个传感器输出。用四路A/D转换器，高速多路 调制器对这些输出进行转换后进入计算机。
❖ a为手指抓住物体的状态；b为手指从a状态稍微握紧的状态。
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力觉
❖ 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
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力觉传感器的作用
2020/3/28
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
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2020/3/28
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触觉传感器Baidu Nhomakorabea
2020/3/28
❖ 人的触觉是人类感觉的一种。它通常包括热觉、冷觉、 痛觉、触压觉和力觉等。
❖ 机器人触觉．实际是人的触觉的某些模仿。它是有关机 器人和对象物之间直接接触的感觉。包含的内容较多。 通常指以下几种： 触觉。手指与被测物是否接触．接触图形的检测。 压觉。垂直于机器人和对象物接触面上的力感觉。 力觉。机器人动作时各自由度的力感觉。 滑觉。物体向着垂直于手指把桅面的方向滑动或变形。