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1、工业机器人-智能传感与感知吉林大学机械与航空航天工程学院讲解人:之所向目录ContentQGo工业机器人简介工业机器人传感器 工业机器人感知Part . 1简介工业机器人X.定义”工业机器人是面向工业领域的多 关节机械手或多自由度的机器装置，它 能自动执行工作，是靠自身动力和控制 能力来实现各种功能的一种机器。它可 以接受人类指挥，也可以按照预先编排 的程序运行，现代的工业机器人还可以 根据人工智能技术制定的原则纲领行动。种类移动机器(AGV)点焊机器人弧焊机器人激光加工机器人真空机器人-真空中使用(半导体工业)洁净机器人-洁净环境使用移动机器(AGV) -自动移载KUKA种类移动机器(AGV
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6、:装在操作机上,包括位移、速度、加速 度传感器,星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,是为了检测作业对象及环境与机器人的联系。内部传感器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。a）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。b）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。
7、当光由基准位置的遮遥片通过光源和光敏元件的缝隙时,光射 不到光敏元件上,而起到开关的作用内部传感器R2 ）位置.角度测量A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。Ba）电位器-电压变化b）旋转变压器-电压变化c）编码器-脉冲信号电位器式传感器型式和电路原理图a宜线位移型 b）角位移型 O 电位鞋式传感器符效电跆人 n_rLTLn_n_n_rLn_mzn光电编码器工作原理图及输出波形内部传感器3 ）速度、角速度测量二速度、角速度测量是驱动器反馈控制必不可少的环节。cP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
8、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。内部传感器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三沟剪切型心安装压缩型外部传感器触觉是接触.冲击.压迫等机械刺激感觉的综合,触觉(1)触觉传感器状.软硬等物理性质。可以用来进行机器人抓取
9、 利用触觉可进一步感知物体的形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。接触觉 接近觉外部传感器外部传感器外部传感器1）接触觉：接触觉是通过与对象物体彼此接触而产生的,所以最好使用壬指表用于寻找物体或感知碰撞面高密度分布触觉传感器阵列，可检测机器人是否接触目标或环境，机械式传感器：利用触点的接触断开（微动开关）。弹性式传感器：由弹性元件.导电触点和绝缘体构成。（碳纤维.导电橡胶.金属箔片变形与触点接触而导通） 光纤传感器:变形表面不同点对光线束反射强度不同，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。外部传感器2）接近觉接近觉是一种粗
10、略的距离感觉,接近觉传感器的主要作用是 接触对象之前获得必要的信息,用来探测在一定距离范s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。在机器人中,主要用于对物体的抓取和躲避。接近觉一般用非接触式测量元件,如霍尔效应传感器、电磁式接近开关和光学接近传感器.外部传感器以光学接近传感器为例,其结构如图:由发光二极管和光敏晶体管组成。发光二极管发岀的光经过反射 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 信号是距离的函数。外部传感器外部传感器光射出透镜光学接近觉传感器对象物外部传感器2)3）滑觉机器人在抓取不知属性的物体时,其自身应能确定最佳握紧 力的给定值。当握
11、紧力不够时,要检测被握紧物体的滑动, 利用该检测信号，在不损害物体的前操下，考虑最可靠的夹 持方法。滑觉传感器有滚动式和球式,还有一种通过振动检测滑觉的传感器。物体在传感器表面上滑动时，和滚轮或环相接触， 把滑动变成转动。例如振动式滑觉传感器,表面伸出的触针能和物体接触,物或磁扬线体滚动时,触针与物体接触而产生振动,这个振动由压电传感器结构的徹小位移计检测。振动器外部传感器（2）力觉传感器力觉是指对机器人的指、肢和关节等运动中所受力的感知。 如腕力觉关节力觉和支座力觉根据被测对象的负载,可以把力传感器分为测力传感器（单轴力传感器）、力矩表（单轴力矩传感器）、手指传感器（检测 机器人手指作用力的超小型单轴力传感器）和六轴力觉传感器。检测方式：应变式.压电式等。SRI腕力传感器9 +-VO yS RI腕力传感器应变片连接方式外部传感器（3）距离传感器位及确定其一般形状特征。距离传感器可用于机器人导航和回避障碍物f也可用于机器人空间内的物体逬行定1）超声波测距法超声波是频率20kHz以上的机
