工业机器人外部传感器 PPT
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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。
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。 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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2) 压觉传感器: 压觉传感器用来检测和机器人接A触2的020/对4/24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 高式的 优使密三点用度种是最智多能：体。压压积提觉电小别传型、是感（成硅器电这本Zn容是O低式一/、S压种i-便IC觉很）于传有，感同发器电计展得阻前算到途型机了的S接广I压R泛口(觉硅应;传缺集用感点成器是)，和耐其电中压容压负型阻载式SI差C和，、电其容 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。
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工业机器人 外部传感器
王庆龙 1
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．业工机业器机人器按用人途常可用分传为感内器部的传感分器类和外部传感器。
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Baidu Nhomakorabea器人的关系。
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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
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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
号
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分辨率
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额定值
四、力觉传感
器力觉传感器根据力的检测方式不同，可以分为：
何 选
➢ 稳定性和可靠性好
择
➢ 抗干扰能力强
➢ 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
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三、触觉传感器
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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。
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
力计式。觉是指对机器
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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。
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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。
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。 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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2) 压觉传感器: 压觉传感器用来检测和机器人接A触2的020/对4/24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 高式的 优使密三点用度种是最智多能：体。压压积提觉电小别传型、是感（成硅器电这本Zn容是O低式一/、S压种i-便IC觉很）于传有，感同发器电计展得阻前算到途型机了的S接广I压R泛口(觉硅应;传缺集用感点成器是)，和耐其电中压容压负型阻载式SI差C和，、电其容 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。
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工业机器人 外部传感器
王庆龙 1
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．业工机业器机人器按用人途常可用分传为感内器部的传感分器类和外部传感器。
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Baidu Nhomakorabea器人的关系。
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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
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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
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分辨率
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额定值
四、力觉传感
器力觉传感器根据力的检测方式不同，可以分为：
何 选
➢ 稳定性和可靠性好
择
➢ 抗干扰能力强
➢ 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
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三、触觉传感器
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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。
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
力计式。觉是指对机器
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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。