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機器人傳感器:內(nèi)部檢測傳感器和外部檢測傳感器(視覺、觸覺、接近覺、聽覺 、嗅覺、味覺)

來源:機器人感知與應用      編輯:創(chuàng)澤      時間:2026/3/25      主題:其他   [加盟]

隨著傳感器技術的發(fā)展,傳感器逐漸趨于小型化和集成化,從而產(chǎn)生了適 合安裝在機器人上的傳感器。為了檢測作業(yè)對象及環(huán)境或機器人與它們的關 系,在機器人上安裝了觸覺傳感器、視覺傳感器、壓力傳感器、接近覺傳感 器、超聲傳感器等,大大改善了機器人工作狀況,使其能夠更充分地完成復雜 的工作。

根據(jù)檢測對象的不同可將機器人傳感器分為內(nèi)部檢測傳感器和外部檢測傳感器兩大類。

內(nèi)部檢測傳感器是用來檢測機器人自身狀態(tài)的傳感器,以機器人本身的坐 標軸來確定其位置,用來感知運動學參數(shù)。通過內(nèi)部檢測傳感器機器人可以了 解自己的工作狀態(tài),調(diào)整和控制自身按照一定的位置、角度、速度、加速度等 進行工作。

外部檢測傳感器是用來檢測機器人所處環(huán)境及狀況或目標物狀態(tài)特征的傳感器,是機器人與周圍進行交互工作的信息通道。其功能使機器人對環(huán)境有自 校正和自適應能力,可適應不斷變化的外部環(huán)境,從而更好地進行工作。由于 外部檢測傳感器為集多種學科于一身的產(chǎn)品,有些方面還在探索之中,隨著外 部傳感器的進一步完善,機器人的功能越來越強大,將在許多領域為人類作出 更大貢獻。

外部檢測傳感器主要包括視覺傳感器、觸覺傳感器、接近覺傳感器、聽覺 傳感器、嗅覺傳感器、味覺傳感器等。

1. 視覺傳感器:用于檢測空間形狀、距離、物體位置、表面形態(tài)、光亮 度、物體顏色等。主要應用在判斷目標對象有無、目標物體位置控制、物體顏 色選擇、異型物體檢測等方面。

2. 觸覺傳感器:用于檢測接觸、握力、負荷、壓力大小、壓力分布、力 矩、滑動等。主要應用在識別握持物體、目標物體形狀判斷、裝配力控制、測量質(zhì)量或表面特征等方面。

3. 接近覺傳感器:用于檢測接近程度、接近距離、傾斜度等。主要應用 在作業(yè)程度控制、避障控制、平衡控制等方面。

4. 聽覺傳感器:用于檢測聲音和超聲。主要應用在語音識別及控制、人 機對話等方面。

5. 嗅覺傳感器:用于檢測氣體成分和氣體濃度。主要應用在化學成分分 析等方面。

6. 味覺傳感器:用于檢測味道。主要應用在化學成分分析等方面。







機器人傳感器的組成:敏感元件和轉(zhuǎn)換元件

傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成,傳 感器的信號調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路可能安裝在傳感器的殼體里或與敏感元件一起集成 在同一 芯片上,信號調(diào)理轉(zhuǎn)換電路以及傳感器工作必須有輔助的電源

機器人模塊化控制器硬件平臺:X86控制器平臺,ARM的硬件平臺

基于X86 機器人控制器平臺滿足軟硬件的兼容性和承繼性;基于ARM的硬件平臺結合DSP 等其他處理器,設計了分布式機器人控制器,以提高其控制系統(tǒng),降低控制器成本

機器人實時操作系統(tǒng)RGMP-ROS:VNET管道通信,擁有獨立的外設

通過標準的ROS 通信協(xié)議實現(xiàn)實時節(jié)點與實時節(jié)點、實 時節(jié)點與非實時節(jié)點之間的通信,并且傳遞符合ROS協(xié)議規(guī)范的消息,實時節(jié)點和實時系統(tǒng)掛載的外部設備進行交互

智能復合機器人的成本構成:硬件本體,場景定制化,軟性服務

移動平臺的負載越大,對底盤結構、 電機要求越高,成本顯著增加;機械臂的軸數(shù)與負載,軸數(shù)與負載價格通常越高;末端執(zhí)行器是定制化的復雜工具就成本高

機器人的四大組成部分:主控制器,傳感器,驅(qū)動器和執(zhí)行器

機器人的大腦—主控制器,是機器人最核心的部件;機器人的眼睛、耳朵和觸角—傳感器,能夠根據(jù)環(huán)境的變化做出反應;機器人的足—驅(qū)動器,機器人的手—執(zhí)行器

機器人柔性關節(jié)的作用:自由度,防撞擊、防振動等保護作用

柔性關節(jié)將使機器人獲得更高的自由度,柔性關節(jié)因其吸能作用,對于機器人系統(tǒng),特 別是移動式機器人系統(tǒng),具有防撞擊、防振動等保護作用

柔性機器人的研究目的:科學的目的,工程的目的

(1)科學的目的。出于科學研究的需要(如仿生學研究的需要)而設計構造柔性機器人系統(tǒng);(2)工程的目的。出于工程實踐的需要(如特定功能的需求及實現(xiàn))而設計構造柔性機器人系統(tǒng)。

兩輪機器人的運動原理:4個自由度:2個平面支撐運動自由度,2個姿態(tài)角運動自由度

兩輪機器人的運動平衡控制問題涉及兩個方面,一是“平衡”,即姿態(tài)平衡控制的問題;二是“運動”,即運動軌跡控制的問題;兩輪機器人的運動軌跡控制問題,是其行進速度和行進方向的控制問題

兩輪機器人的基本構造:機體,底盤和輪系

底盤主要用于安裝或連接機體與輪系,攜帶和固定驅(qū)動系統(tǒng);機體可裝載各種電子設備;輪系通過輪軸或傳動機構安裝在底盤的左右兩側(cè),分別由左電機和右電機驅(qū)動

機器人的矩陣傳感器:采用壓電元件,人工皮膚

矩陣傳感器網(wǎng)絡就能夠提供物體形狀的復雜數(shù)據(jù),這種信息分析技術叫做形狀識別 ,采用壓電元件的矩陣傳感器,能夠獲得物體作用力形成的映像

機器人的觸覺傳感器:應用微限位開關,隔離式雙態(tài)接觸傳感器,單模擬量傳感器

微型開關可能是接觸傳感器最經(jīng)濟和最常用的類型,護物體不受到過大的作用力;隔離式雙態(tài)接觸傳感器系統(tǒng)主要由雙穩(wěn)態(tài)開關組成,重復度可達1μm, 分辨度為2 μm

機器人的力覺傳感器:金屬電阻型,半導體型,轉(zhuǎn)矩

金屬電阻型力覺傳感器測定電阻絲的阻值變化,就可知道物體的形變量,進而求出外作用力;半導體型力覺傳感器的應變系數(shù)可達100~200,尺寸小,靈敏度高,因而可靠性很高
 
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