机器人第二章 机器人构造2-传感器

机器人构造主 讲：吴 东

本章内容1. 机器人的构造2. 机器人的控制器

3. 机器人的传感器4. 机器人的驱动

5. 机器人的传动6. 机器人的能源

传感器传感器的概念

传感器就是能感知某类信息并能按 一定规律将这些信息转换成可用信号的 装置。

传感器传感器的组成

输入量

敏感元件

转换器件

输出量

传感器

传感器传感器的作用如美国‘阿波罗’

登月飞行器安装的各种传感器达3200个 。 在现代的飞机、汽

车、甚至家用电器也是如此…. 一辆现代化汽车所用 传感器达数十种……

哥伦比亚号

传感器传感器的作用 “没有传感器技术就没有现代科学 技术”的观点现在已为全世界所公认。 科学技术越发达、自动化程度越高，对 各种传感器的需求越大…

传感器传感器的分类 1.物理传感器： —若接受的是光、声波、压力、温度 等物理信息，这样的传感器称为物理传 感器。

2.化学或生物传感器：—若接受的是化学物质或生物物质， 这样的传感器称为化学或生物传感器。

传感器传感器的常见场合(测量物体重量)

A P B R0

A E S

A

A

P

ES R0

B

被测物体质量较小时, 电流较小.

被测物体质量较大时, 电流较大.

传感器传感器的常见场合(风力测试)R0 A 电 源 C' D O 电 源 C P R0 A θ O

θ

C'D P

C

风力较小时,电流较小.

风力较大时,电流较大.

传感器传感器的常见场合(火警报警器)a E r R1 A R3

R2

b

图中 R2 为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表为 值班室的显示器，a、b之间接报警器。

当发生火灾时,温度升高. R2电阻值变小,电流表读数变 小, a、b间电压也变小,设定电压低于某一值时,报警器 工作.

传感器传感器的常见场合(计数器)

信号处理系 统

R1

R2

信号处理系统检测R1两端的电压

传感器传感器的输出信号分类开关量型：被检测的对象只有两种状态。 用于确定现场的某种状态 “有”或 “无” 。 连续量型：被检测的对象有连续变化量。 如：温度的高低、距离的远近、压力的大 小等。 脉冲型：输出连续的脉冲信号，主要用于 连续记数的场合。如：生产线上的产量统 计。

机器人的传感器需求 1.自身状态检测 位置、角度、力、姿态、速度 2.对外部环境的感觉 距离、接近程度、接触状态

机器人的传感器机器人用到的传感器内部传感器：用来感知机器人自身的状态。 例如，位置传感器、角度传感器、速度传感器。

外部传感器：用来获取周围环境、目标物的状态 特征信息。 例如触觉传感器、距离传感器。

机器人的内部传感器位置传感器(电阻式)用来测量跟某个已知位置的间距

机器人的内部传感器位置传感器(

电阻式)用来测量跟某个已知位置的间距x,即移动的距离 L,电阻长度 E,电源电压

e,电阻右侧电压

机器人的内部传感器位置传感器(光电式)用来测量跟某个已知位置的间距

要事先求出位移跟感光量的关系

机器人的内部传感器角度传感器用来测量机器人某个躯干部件所在的角度 位置。

当前用得最多的是旋转编码器，它把连续 输入的旋转角度进行离散化和量化后输出。

机器人的内部传感器角度传感器(旋转编码器)按形成的编码分绝对型：将当前的角度用n位二进制码输出。 增量型：通过计算脉冲个数，输出本次旋转的角度。

按监测方法分，有光学式、磁场感应式。

机器人的内部传感器角度传感器(光学式绝对型旋转编码器)

光源

光敏元件

码盘

码盘与光源、光敏元件的对应关系

机器人的内部传感器角度传感器(光学式绝对型旋转编码器)

4 位 二 进 制 码 盘