工业机器人的传感器.ppt

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1、道德是一定社会、一定阶级调节 人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规 范的总和。这种规范是靠社会舆论 、传统习惯 、教育和内心信念来维持的。 5.1 工业机器人的感觉系统 5.2 工业机器人内部传感器 5.3 工业机器人外部传感器 5.4 工业机器人传感器应用 2019/10/27机电工程学院1 第五章 工业机器人的传感器 道德是一定社会、一定阶级调节 人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规 范的总和。这种规范是靠社会舆论 、传统习惯 、教育和内心信念来维持的。 2019/10/27机电工程学院2 5.1 工业机器人的感觉系统 1 、 工业机器人感觉系统的基本组

2、成 视觉视觉 、 听觉觉、 触觉觉、 嗅觉觉、 味觉觉、 平衡感觉觉 其他 道德是一定社会、一定阶级调节 人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规 范的总和。这种规范是靠社会舆论 、传统习惯 、教育和内心信念来维持的。 2019/10/27机电工程学院3 工业机器人的感觉系统包括： a)传感器； b)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

3、检测作业对象及环境与机器人的联系。 道德是一定社会、一定阶级调节 人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规 范的总和。这种规范是靠社会舆论 、传统习惯 、教育和内心信念来维持的。 3、工业机器人传感器的要求与选择 一般要求： 精度高、重复性好 稳定性和可靠性好 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 满足安全性要求以及其它辅助工作的要求 道德是一定社会、一定阶级调节 人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规 范的总和。这种规范是靠社会舆论 、传统习惯 、教育和内心信念来维持的。 2019/10/27机电工程学院5

4、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。 道德是一定社会、一定阶级调节 人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规 范的总和。这种规范是靠社会舆论 、传统习惯 、教育和内心信念来维持的。 2019/10/27机电工程学院6 2、内部传感器功能分类 1）规定位置、规定角度的检测 2）位置、角度测量 3）速度、角速度测量 4）加速度测量 道德是一定社会、一定阶级调节 人与人之间、个体

5、与社会、个体与自然之间各种关系的行为规 范的总和。这种规范是靠社会舆论 、传统习惯 、教育和内心信念来维持的。 2019/10/27机电工程学院7 2、内部传感器功能分类 1）规定位置、规定角度的检测 检测预先规定的位置或角度，可以用开/关两个状态值， 用于检测机器人的起始原点、越限位置或确定位置。 1) 微型开关：规定的位移或力作用到微型开关的可动部 分(称为执行器)时，开关的电气触点断开或接通。限位开 关通常装在盒里，以防外力的作用和水、油、尘埃的侵 蚀。 2) 光电开关：光电开关是由LED光源和光敏二极管或光 敏晶体管等光敏元件组成，相隔一定距离而构成的透光式 开关。当光由基准位置的遮光

6、片通过光源和光敏元件的缝 隙时，光射不到光敏元件上，而起到开关的作用 道德是一定社会、一定阶级调节 人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规 范的总和。这种规范是靠社会舆论 、传统习惯 、教育和内心信念来维持的。 2019/10/27机电工程学院8 2、内部传感器功能分类 2）位置、角度测量 测量机器人关节线位移和角位移的传感器是机器 人位置反馈控制中必不可少的元件。 a)电位器 b)旋转变压器 c)编码器 道德是一定社会、一定阶级调节 人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规 范的总和。这种规范是靠社会舆论 、传统习惯 、教育和内心信念来维持的。 2019/10/

7、27机电工程学院9 关于电位器 电位器可作为直线位移和角位移检测元件，结构形式如 图。 为了保证电位器的线性输 出，应保证等效负载电阻 远远大于电位器总电阻。 电位器式传感器结构简单 ，性能稳定，使用方便， 但分辨率不高，且当电刷 和电阻之间接触面磨损或 有尘埃附着时会产生噪 声。 道德是一定社会、一定阶级调节 人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规 范的总和。这种规范是靠社会舆论 、传统习惯 、教育和内心信念来维持的。 2019/10/27机电工程学院10 关于旋转变压器 旋转变压器由铁心、两个定子线圈和两个转子线圈组成， 是测量旋转角度的传感器。定子和转子由硅钢片和坡莫合

8、金叠层制成，如图所示。 在各定子线圈加上 交流电压，转子线圈 中由于交链磁通的变 化产生感应电压。感 应电压和励磁电压之 间相关联的耦合系数 随转子的转角而改 变。因此，根据测得 的输出电压，就可以 知道转子转角的大 小。 道德是一定社会、一定阶级调节 人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规 范的总和。这种规范是靠社会舆论 、传统习惯 、教育和内心信念来维持的。 2019/10/27机电工程学院11 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

9、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。 道德是一定社会、一定阶级调节 人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规 范的总和。这种规范是靠社会舆论 、传统习惯 、教育和内心信念来维持的。 2019/10/27机电工程学院12 2、内部传感器功能分类 3）速度、角速度测量 速度、角速度测量是驱动器反馈控制必不可少的环 节。 有时也利用测位移传感器测量速度及检测单位采样时 间位移量，但这种方法有其局限性：低速时测量不稳 定的危险；高速时，只能获得较低的测量精度。 最通用的速度、角速度传感器是测速发电机或成为转 速表的传感器、比率发电机。 测量角速度的测速发电机，可按

10、其构造分为直流测速 发电机、交流测速发电机和感应式交流测速发电机。 道德是一定社会、一定阶级调节 人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规 范的总和。这种规范是靠社会舆论 、传统习惯 、教育和内心信念来维持的。 2019/10/27机电工程学院13 2、内部传感器功能分类 4）加速度测量 随着机器人的高速比、高精度化，机器人的振动问题 提上日程。为了解决振动问题，有时在机器人的运动 手臂等位置安装加速度传感器，测量振动加速度，并 把它反馈到驱动器上。 a)应变片加速度传感器 b)伺服加速度传感器 c)压电感应加速度传感器 d)其他类型传感器 道德是一定社会、一定阶级调节 人与人之

11、间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规 范的总和。这种规范是靠社会舆论 、传统习惯 、教育和内心信念来维持的。 2019/10/27机电工程学院14 2、内部传感器功能分类 4）加速度测量 随着机器人的高速比、高精度化，机器人的振动问题 提上日程。为了解决振动问题，有时在机器人的运动 手臂等位置安装加速度传感器，测量振动加速度，并 把它反馈到驱动器上。 a)应变片加速度传感器 b)伺服加速度传感器 c)压电感应加速度传感器 d)其他类型传感器 道德是一定社会、一定阶级调节 人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规 范的总和。这种规范是靠社会舆论 、传统习惯 、教育和内心信

12、念来维持的。 2019/10/27机电工程学院15 5.3 工业机器人外部传感器 1概述 为了检测作业对象及环境或机器人与它们的 关系，在机器人上安装了触觉传感器、视觉传感 器、力觉传感器、接近觉传感器、超声波传感器 和听觉传感器，大大改善了机器人工作状况，使 其能够更充分地完成复杂的工作。 由于外部传感器为集多种学科于一身的产品， 有些方面还在探索之中，随着外部传感器的进一 步完善，机器人的功能越来越强大，将在许多领 域为人类做出更大贡献。 道德是一定社会、一定阶级调节 人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规 范的总和。这种规范是靠社会舆论 、传统习惯 、教育和内心信念来维持

13、的。 2019/10/27机电工程学院16 2外部传感器功能分类 （1）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、压力、触觉及接近觉的传感器称为机器人触 觉传感器 道德是一定社会、一定阶级调节 人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规 范的总和。这种规范是靠社会舆论 、传统习惯 、教育和内心信念来维持的。 2019/10/27机电工程学院17 1)接触觉： 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

14、列 ，它柔软易于变形，可增大接触面积，并且有一 定的强度，便于抓握。接触觉传感器可检测机器 人是否接触目标或环境，用于寻找物体或感知碰 撞。 主要有：机械式、弹性式和光纤式等。 机械式传感器：利用触点的接触断开获取信息， 通常采用微动开关来识别物体的二维轮廓，由于 结构关系无法高密度列阵。 道德是一定社会、一定阶级调节 人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规 范的总和。这种规范是靠社会舆论 、传统习惯 、教育和内心信念来维持的。 2019/10/27机电工程学院18 弹性式传感器：这类传感器都由弹性元件、导电 触点和绝缘体构成。 如采用导电性石墨化碳纤维、氨基甲酸乙酯泡 沫、印

15、制电路板和金属触点构成的传感器，碳纤 维被压后与金属触点接触，开关导通。也可由弹 性海绵、导电橡胶和金属触点构成，导电橡胶受 压后，海绵变形，导电橡胶和金属触点接触，开 关导通。也可由金属和铍青铜构成，被绝缘体覆 盖的青铜箔片被压后与金属接触，触点闭合。 道德是一定社会、一定阶级调节 人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规 范的总和。这种规范是靠社会舆论 、传统习惯 、教育和内心信念来维持的。 2019/10/27机电工程学院19 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

16、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。 接触觉传感器 (a) 点式; (b) 棒式; (c) 缓冲器式; (d) 平板式; (e) 环式 道德是一定社会、一定阶级调节 人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规 范的总和。这种规范是靠社会舆论 、传统习惯 、教育和内心信念来维持的。 2019/10/27机电工程学院20 2) 接近觉 接近觉是一种粗略的距离感觉，接近觉传感器的 主要作用是在接触对象之前获得必要的信息，用 来探测在一定距离范围内是否有物体接近、物体 的接近距离和对象的表面形状及倾斜等状态，一 般用“1”和“0”两种态表示。 接近觉传感器 道德是一定社会、一定阶级调节 人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规 范的总和。这种规范是靠社会舆论 、传统习惯 、教育和内心信念来维持的。 2019/10/27机电工程学院21 在机器人中，主要用于对物体的抓取