工业机器人外部传感器PPT

1、工业机器人夕卜部传感器王庆龙15:09一、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15:0915:09力觉传感器15:09五、接近觉传感器工业机器人常用传感器的分类工业机器人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、距离传感器，是 为了检测作业对象及环境与机器人的关系。15:0915:09如何选择根据测量对象、环境确定 灵敏度的选择 响应特性 线性范围 稳定性 精度二.工业机器人传感器的耍求与选择一般要求：精度高、

2、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”满足安全性要求及其它辅助工作的要求三.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0 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。2）压觉传感器：压觉

3、传感器用来检测和机器人接触的对象物之间的压力值。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呼元件二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。它的优点是呼沖蚀、频带宽和灵敏度高车；缺点尾无直流响应，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。常用勺土4： 压电型（ZnO/S卜IC）,电阻型SIR（硅集成）和空容型SIC,其优点是体积小、 成本低、便于同计算机接口;缺点是耐压负载差、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。高密

4、度智能压觉传感器这是一种很有发展前途的压觉传感器，其中压阻式和电容 式使用最多。提别是硅电容式压觉传感器得到了广泛应用图15-41硅电容压觉传感器阵列结构示意图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 缝隙圆板而一|产生脉冲信N号力觉传感器分辨率额定值力觉是指对机器人的指、肢和关节等运动中所受力的感知， 主要包括腕力觉、关节力觉和支座力觉等，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

5、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。力觉传感器根据力的检测方式不同，可以分为：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；用位移计测量负载产生的位移的差动变压器、电容位移 计式。15:099+V15:0915:09SRI腕力传感器SRI腕力融器应变片连接方成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

6、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。15:09五、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。电 hl光磁 通光 通电磧气压时 间媒介涡流反射电荷阻力反射对彖物的反应2）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

7、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。发光二时鰐晶轉光射出透镜曲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 标的国有关，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15:0915:092）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O3）激光测距法也可以利用回波法，或者利用激光测距仪。氮氛激光器 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