机器人的位置检测传感器

机器人的位置检测传感器一.机器人的位置检测传感器可分为两类：1）检测规定的位置，常用ON/OFF两个状态值。这种方法用于检测机器人的起始原点、终点位置或某个确定的位置。给定位置检测常用的检测元件有微型开关、光电开关等。规定的位移量或力作用在微型开关的可动部分上，开关的电气触点断开（常闭）或接通（常开）并向控制回路发出动作信号。2）测量可变位置和角度，即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。常用的有电位器、旋转变压器、编码器等。其中编码器既可以检测直线位移，又可以检测角位移。下面是几种常用的位置检测传感器。1.光电开关2.编码器3.旋转变压器。二.机器人速度、角速度传感器：1.编码器对任意给定的角位移，编码器将产生确定数量的脉冲信号，通过统计指定时间（dt）内脉冲信号的数量，就能计算出相应的角速度。dt越短，得到的速度值就越准确，越接近实际的瞬时速度。但是，如果编码器的转动很缓慢，则测出的速度可能不准。通过对控制器的编程，将指定时间内脉冲信号的个数转化为速度信息就可以计算出速度。2.测速发电机测速发电机是一种把输入的转速信号转换成输出的电压信号的机电式信号元件，它可以作为测速、校正和解算元件，广泛应用于机器人的关节测速中。3.位置信号微分如果位置信号中噪音较小，那么对他进行微分来求取速度信号不仅可行，而且很简单。为此，位置信号应尽可能连续，以免在速度信号中产生大的脉动。所以，建议使用薄膜式电位器测量位置，因为绕线式电位器的输出时分段的，不适合微分。然而，信号的微分总是会有噪音的，应该仔细处理。三.机器人接触觉传感器：机器人接触觉传感器是用来判断机器人是否接触物体的测量传感器。传感器输出信号常为0或1，最经济适用的形式是各种微动开关。常用的微动开关由滑柱、弹簧、基板和引线构成，具有性能可靠、成本低、使用方便等特点。接触觉传感器不仅可以判断是否接触物体，而且还可以大致判断物体的形状。一般传感器装在末端的执行器上，除了微动开关外，接触觉传感器还采用碳素纤维及聚氨基甲酸脂为基本材料构成触觉传感器。机器人与物体接触，通过碳素纤维与金属针之间建立导通电路，与微动开关相比，碳素纤维具有更高触电安装密度、更好的柔性、可以安装在机器手的曲面手掌上。四.机器人接近觉传感器.机器人接近觉传感器能感知相距几毫米到几时厘米内对象物或障碍物的距离、对象物的便面性质等的传感器，其目的是在接触对象前得到必要的信息，以便后续动作。接近觉传感器有许多不同的类型，如电磁式、涡流式、霍尔效应式、光学式、超声波式、电感式和电容式等等。五.机器人姿态传感器：姿态传感器是用来检测机器人与地面相对关系的传感器，当机器人被限制在工厂的地面时，没有必要安装这种传感器，如大部分工业机器人。但当机器人脱离了这个限制，并且能够自由的移动，如移动机器人，安装姿态传感器就成必要了。典型的姿态传感器是陀螺仪，他利用高速旋转物体（转子）经常保持一定姿态的性质。转子通过一个支撑它的，被称为万向接头的自由支持机构，安装在机器人上。机器人围绕着输入轴仅转过一个角度。在速率陀螺仪中，加装了弹簧。卸掉这个弹簧后的陀螺仪成为速率积分陀螺仪，此时输出轴以角速度旋转，且此角速度与围绕输入轴的转角速度成正比。姿态传感器设置在机器人的躯干部分，它用来检测移动中的躯干部分，它用来你检测移动中的姿态和方位变化，保持机器人的正确姿态，并且实现指令要求的方位。除此以外，还有气体速度陀螺仪、光陀螺仪，前者利用了姿态变化时，气流也发生了变化这一现象；后者利用了当环路状光径相对于惯性空间旋转时，沿这种光径传播的光，会因向右旋转而呈现速度变化的现象。六.机器人力觉传感器：力觉是指对机器人的指、肢和关节等运动中所受力的感知，用于感知夹持物的状态，校正由于手臂变形所引起的运动误差，保护机器人及零件不受伤害。他们对装配机器人具有重要意义。力觉传感器主要包括关节力传感器、腕力传感器等。七.机器人滑觉传感器机器人在抓取不知属性的物体时，其自身能确定最佳握紧力的给定值。当握紧力不够时，要检测被握紧物体的滑动，利用该检测信号，在不损害物体的前提下，考虑最可靠地夹持方法。实现此功能的传感器称为滑觉传感器。滑觉传感器有滑动式和球式，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，把滑动变为转动。磁力滑觉传感器中，滑动物体引起滚轮滑动，用磁铁和静止的磁头，或用光传感器进行检测，这种传感器只能检测到一个方向的滑动。球式用球代替滚轮，还可以检测个个方向的滑动，振动式滑觉传感器表面伸出的触针能和物体接触，物体滚动时，物体与触针接触而产生振动，这个振动由压点式传感器或磁场线圈结构的微小位移计检测。八.机器人的视觉、听觉、嗅觉传感器：机器人的视觉系统通常是利用光电传感器构成的。机器人视觉系统要能达到实用，至少满足实时性、可靠性、有柔性和价格适中这几个方面的要求。机器人的听觉从应用的目的来看可以分为两类：1）发音人识别系统2）语意识别系统。机器人听觉系统中的听觉传感器的基本形态与传声器相同，多为你利用压电效应、磁电效应等。嗅觉传感器主要是采用气体传感器、射线传感器等。机器人的嗅觉传感器主要用于：1）检测空气中的化学成分及浓度。2）检测放射线、可燃气体及有毒气体。3）了解环境污染、预防火灾和毒气泄漏报警。