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机器人传感器 二 内容简介 1 接近觉传感器2 触觉传感器3 视觉传感器4 机器人的听觉5 传感器融合 接近觉传感器 感知传感器与物体之间接近程度 主要有两个用途 避障和防止冲击 移动机器人绕开障碍物机械手抓取物体时柔性接触探测的距离一般在几毫米到十几厘米之间 一般采用非接触型测量元件 常用有电涡流式 光纤式 超声波式及红外线式等类型 接近觉传感器 电涡流式传感器变化的磁场将在金属体内产生感应电涡流 涡流的大小随金属体表面与线圈的距离大小而变化 当电感线圈内通以高频电流时 金属体表面的涡流电流反作用于线圈L 改变L内的电感大小 通过检测电感便可获得线圈与金属体表面的距离信息 接近觉传感器 光纤式传感器光纤在远距离通信和遥测方面应用广泛 光纤接近觉传感器可以检测较远距离的目标 具有抗电磁干扰能力强 灵敏度高 响应快的特点 接近觉传感器 超声波接近觉传感器检测物体的存在和测量距离 不能用于测量小于30至50cm的距离 利用超声波检测迅速 简单方便 对材料的依赖性小 易于实时控制 测量精度高 应用广泛 在移动式机器人上 检验前进道路上的障碍物 避免碰撞 超声波传感器对于水下机器人的作业非常重要 水下机器人安装超声波传感器后能使其定位精度达到微米级 接近觉传感器 红外线接近觉传感器任何物质 只要它本身具有一定的温度 高于绝对零度 都能辐射红外线 非接触式测量 红外发光管发射经调制的信号 经目标物反射 红外光敏管接收到红外光强的调制信号 具有灵敏度高 响应快等优点 发送器和接收器都很小 能够装在机器人夹手上 易于检测出工作空间内是否存在某个物体 接近觉传感器 触觉是仅次于视觉的一种重要感知形式 触觉能保证机器人可靠地抓握各种物体 也能使机器人获取环境信息 识别物体形状和表面纹理 确定物体空间位置和姿态参数 机器人触觉与视觉一样 基本上是模拟人的感觉 广义上包括接触觉 压觉 力觉 滑觉等与接触有关的感觉 狭义上它是机械手与对象接触面上的力感觉 触觉传感器 触觉传感器 测量自身敏感面和外界物体相互作用 触觉传感器的作用 1 感知操作手指的作用力 使手指动作适当 2 识别操作物的大小 形状 质量及硬度等 3 躲避危险 以防碰撞障碍物 抓住鸡蛋 触觉传感器 开关式触觉传感器最早的触觉传感器为开关式传感器 只有0和1两个信号 用于表示接触与不接触 光电开关由发射器 接收器和检测电路三部分组成 发射器对准目标发射光束 在光束被中断时产生一个开关信号变化 触觉传感器 电流变流体是一种极具工程应用价值的新型智能材料 电流变流体是一种加入非导电介质微粒和高分子表面活性剂混合而成的液体 因其独特的电流变效应成为材料科学领域的研究热点 电流变效应指液体在电场作用下 电流变流体的力学性质发生变化甚至相变固化 这种变化是可逆的 连续无级的和可控制的 电流变效应的这种特性使电流变流体具有广阔的工程应用前景 电流变流体 触觉传感器 压阻阵列触觉传感器利用压阻材料制成阵列式触觉传感器 可有效地提高阵列数 阵列密度 灵敏度 柔顺性和强固性 压阻阵列触觉传感器基本结构 压阻材料上面排列平行的列电极 下面排列平行的行电极 行列交叉点构成阵列压阻触元 在压力作用下 触元的触觉性能可由上下电极间的电阻值表示 触觉传感器 碳毡 CSA 碳毡是一种渗碳纤维材料 灵敏度高 有较强的耐过载能力 缺点是迟滞大 线性差 在金属电板间夹入碳毡 在负载 压力 作用下 导电接触面积增加 纤维电阻值下降 可制成人工指尖 触觉传感器 机器人视觉视觉传感器是智能机器人最重要的传感器之一 机器人视觉通过视觉传感器获取环境的二维图像 并通过视觉处理器进行分析和解释 转换为符号 让机器人能够辨识物体 并确定其位置 又称为计算机视觉 在捕获图像之后 视觉传感器将其与内存中存储的基准图像进行比较 以做出分析 视觉传感器 欧姆龙视觉传感器FZ3通过摄像头捕捉图像信息 检测拍摄对象的数量 位置关系 形状等特点 用于判断产品是否合格或将检验数据传送给机器人等其它生产设备 FZ3从微妙的色差乃至光泽物体的表面伤痕都能清晰识别 视觉传感器 视觉检测视觉信息一般通过光电检测转化成电信号 光电检测器有摄像管和固态图像传感器 获得距离信息的方法有光投影法 立体视法 光投影法 向被测物体投射特殊形状的光束并检测其反射光 即可获得位置信息 激光扫描法 立体视法 同一物体的两张具有轻微角度差别的照片放在一起观看 产生一种深度的常规立体视觉的方法 立体摄影 从左右两个具有轻微角度差异的观察点拍摄同一个物体 左右摄像机分别采集左视觉和右视觉的照片 通过计算机的合成处理 获得有立体深度的立体画面 视觉传感器 视觉图像分析成像图像中的像素含有杂波 必须进行 预 处理 通过处理消除杂波 把全部像素重新按线段或区域排列成有效像素集合 视觉图像绘制指以识别的目的而从物体图像中提取特征 理论上这些特征应该与物体的位置和取向无关 并包含足够的绘制信息 以便能唯一的把一个物体从其他物体中鉴别出来 图像识别技术将事先物体的特征信息存储起来 然后将此信息与所看到的物体信息进行比对 视觉传感器 听觉也是机器人的重要感觉器官之一 现在已经部分实现用机器代替人耳 能通过语音处理及辨识技术识别讲话人 还能理解一些简单的语句 机器人听觉系统中的听觉传感器技术已经非常成熟 关键问题是语音识别技术 它与图像识别同属于模式识别领域 而模式识别技术就是最终实现人工智能的主要手段 机器人的听觉 传感器信息融合又称数据融合 是对多种信息的获取 表示其内在联系进行综合处理和优化的技术 传感器信息融合技术从多信息的视角进行