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文档简介
现代传感技术 1.传感器的现场选型,以及例子说明需求分析:用于二足机器人的脚底,主要研究行走或受外力干扰时,通过动态平衡控制使行走更趋于稳定,并增强站立时稳定性。二足机器人站立高为320mm,宽为230mm,重量约为1.5kg。选型:FSR共有四种类型传感器分别为400、402、406、408。他们的区别在于接触面积,和厚度不同。 400有效面积为0.2,层最厚部分为0.012。402有效面积为0.5,层最厚部分为0.018。406有效面积为1.51.5,层最厚部分为0.018。408有效面积为240.25,层最厚部分为0.135。由于二足机器人重量较轻,需要在脚底安置多个进行精密测量,我选择的是压力传感器FRS400。 压力感应电阻是弯曲压力传感器的一种,简称FSR,FSR是一种随着有效表面上压力增大而输出阻值减小的高分子薄膜(PVDF薄膜),FSR并不是测压元件或形变测量仪,尽管他们有着相似的性能。而且这类压力感测电阻不适用于精密测量,但是FSR却是一款灵敏度较高的传感器。下图为FRS400的性能曲线量程:010kg灵敏度:100g to 10kg精度:5% to 25%力分辨率:充分利用力的0.5%延时时间:12ms温度范围:-30 to +70价格:76/个根据以上参数,FRS400适用于二足机器人的动态平衡控制,可进行实验。用法:FSR400的接法:应用在二足机器人上的主要四个方面:目的:当机器人运行时,经传感器取值并通过控制器补偿机器人重心稳定位置,分析比较不同控制器的性能差异,让机器人不论在静态、动态都具有抗干扰性,使机器人在姿态及运作效能上得以改善。硬件架构:该二足机器人是由双足十个自由度、头部一个自由度、伺服机驱动模块、无线模块、超生波传感器、电子罗盘、加速度计以及8颗压力传感器构成。脚底是A/D转换电路及8颗压力传感器组成,大小为6cm9cm。主要是借由脚底压力传感器的取值并运算出实际重心位置之后,并控制伺服机以达到行走平衡的目的。由于压力传感器输出的是模拟信号,为了使实验板取得压力值、节省空间,故在脚底板设计A/D转换电路。下图为传感器位置软件构架:为了能够方便测试与监控机器人状态,适用VC6.0开发环境,并用MFC构建监视画面。平衡架构:机器人步行时,平衡重心的便宜分为单脚与双脚两种情况,下图为脚底坐标系统。平衡架构分为:压力传感器初始化、压力传感器取得压力值、压力值滤波、重心误差、平衡控制及伺服机补偿等6个构架。下图为控制流程图结论:透过二足传感器取得压力值,并计算机器人实际重心位置,再将实际重心位置以模糊控制器运算,计算机器人步行时各伺服机的补偿角度,并与PID控制器运算做比较,透过各伺服机角度补偿可明显看出补偿前后的差异。名词解释:伺服机:伺服机是遥控模型控制动作的动力来源,主要是由外壳、电路板、无核心马达、齿轮与位置检测器所构成。其工作原理是由接收机发出讯号给伺服机,经由电路板上的 IC 判断转动方向,再驱动无核心马达开始转动,透过减速齿轮将动力传至摆臂,同时由位置检测器送回讯号,判断是否已经到达定位。PVDF: 是有机压电材料,又称压电聚合物。这类材料及其材质柔韧、低密度、低阻抗和高压电电压常数(g)等优点为世人瞩目,且发展十分迅速,现在水声超声测量,压力传感,引燃引爆等方面获得应用。不足之处是压电应变常数(d)偏低,使之作为有源发射换能器受
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