智慧制造_机器人传感技术与控制

1、智慧制造智慧制造: :机器人传感技术与控制机器人传感技术与控制多指协调控制多指协调控制抓取规划抓取规划 多指多关节多指多关节灵巧机械手灵巧机械手三个手指三个手指3个关节个关节电电 机机角度传感器角度传感器复合触觉传感器复合触觉传感器通过从结构与功能上模仿人手，实现对各种形状物体的灵巧操作，精确的力控制与运动控制传感器在机器人身上分布传感器在机器人身上分布 EEeL)2( 旋转型电位器式位移传感器旋转型电位器式位移传感器直线型电位器式位移传感器直线型电位器式位移传感器伺服电机伺服电机伺服电机伺服电机编码器编码器伺服伺服电机电机伺服电机伺服电机编码器编码器编码器编码器编码器编码器接触式接触式4个电

2、刷个电刷 4 4位二进制码盘位二进制码盘 最小分辨角最小分辨角 3602n 当当n4， 3602422.5 导电为导电为“1”，非导电为非导电为“0”光电式光电式LED光敏光敏元件元件光电编码器位置测量动画演示光电编码器位置测量动画演示（2 2）增量式光电编码器的结构）增量式光电编码器的结构码盘码盘光栏板光栏板LED零位标志零位标志（一转脉冲）（一转脉冲）光敏元件光敏元件 360 条纹数条纹数 360 10240.352 透光条纹透光条纹压阻效应压阻效应压电效应压电效应热释电效应热释电效应光电效应光电效应113172212533234363844448552566616365677800000

3、000000000000000000000000000 xyzxyzWkkWFkkWFkkkkWFkkWMkkWMkkkkWMWF十字梁腕力传感器十字梁腕力传感器只能检测出不透明物体只能检测出不透明物体可检测透光和不透光材料可检测透光和不透光材料可检测透光或半透光物体可检测透光或半透光物体超声波测距原理超声波测距原理柔顺人工指端用金属弹性薄板柔顺人工指端用金属弹性薄板4 4作弹性元件，应变片作弹性元件，应变片3 3作敏感作敏感元件，两个金属弹性薄板元件，两个金属弹性薄板4 4安装在支撑座安装在支撑座1 1上。上。当人工手指抓握物体时，触头当人工手指抓握物体时，触头7 7向左滑动，由压头向左滑动

4、，由压头5 5作用在弹作用在弹性元件性元件4 4上。上。凸缘到盖板的距离为最大量程。当被抓物体重量超过最大量凸缘到盖板的距离为最大量程。当被抓物体重量超过最大量程时，凸缘与盖板接触，将力传到底座程时，凸缘与盖板接触，将力传到底座2 2上。上。触头触头7 7右侧为封装电变流体部分，两层导电橡胶右侧为封装电变流体部分，两层导电橡胶1111之间用海之间用海绵隔开，海绵层填充电变流体。绵隔开，海绵层填充电变流体。电流变流体作为人工手指的皮下组织介质，没有通电时电电流变流体作为人工手指的皮下组织介质，没有通电时电流变流体层作保护层用；通电时，变成塑性体，借助电流变流变流体层作保护层用；通电时，变成塑性体

5、，借助电流变流体的柔顺可控性稳定抓握，防止被抓物体滑落。流体的柔顺可控性稳定抓握，防止被抓物体滑落。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。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效应指液体在电场作用下, ,电流变流体的力学性质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、连续无级发生变化甚至相变固化。

6、这种变化是可逆的、连续无级的和可控制的。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。用前景。电流变流体电流变流体D型截面导电橡胶作行连接导线和列导电带构成型截面导电橡胶作行连接导线和列导电带构成行列寻址阵列。行列寻址阵列。正向压力通过改变正向压力通过改变D型截面橡胶的变形程度来改型截面橡胶的变形程度来改变行与列间的接触电阻变行与列间的接触电阻机器视觉系统称现代工业生产的机器视觉系统称现代工业生产的“机器眼睛机器眼睛”。人类视觉原理人类视觉原理固态图像传感器固态图像传感器CCDCCD控制和信控制和信息融合计息融合计算机算机

7、自主移动装配机器人自主移动装配机器人装配机械手装配机械手力觉传感器力觉传感器触觉传感器触觉传感器视觉传感器视觉传感器超声波传感器超声波传感器激光测距传感器激光测距传感器 多传感器信息融合自主移动装配机器人多传感器信息融合自主移动装配机器人双足步行双足步行机器人控制系统的一般构成机器人控制系统的一般构成对于具有高度智能的机器人，控制包含了对于具有高度智能的机器人，控制包含了“任务规划任务规划”、“动作规划动作规划”、“轨迹规划轨迹规划”和和“伺服控制伺服控制”等多个层次。等多个层次。机器人首先要通过人机接口获取操作者的指令，指令的形式机器人首先要通过人机接口获取操作者的指令，指令的形式可以是人的

8、自然语言，也可以是通过示教工具输入的示教指可以是人的自然语言，也可以是通过示教工具输入的示教指令令( (如一般的示教控制机器人如一般的示教控制机器人) )，或者键盘输人的机器人指令，或者键盘输人的机器人指令语言以及计算机程序指令语言以及计算机程序指令( (加大部分工业机器人加大部分工业机器人) )，。，。机器人对控制命令进行解释理解，把操作者的命令分解为机机器人对控制命令进行解释理解，把操作者的命令分解为机器人可以实现的器人可以实现的“任务任务”，这是任务规划。，这是任务规划。机器人针对各个任务进行动作分解，这是动作规划。机器人针对各个任务进行动作分解，这是动作规划。为了实现机器人的一系列动作，应该对机器人每个关节的运为了实现机器人的一系列动作，应该对机器人每个关节的运动进行设计，这是机器人的轨迹规划。动进行设计，这是机器人的轨迹规划。最底层是关节运动的伺服控制。最底层是关节运动的伺服控制。机器人控制系统的功能机器