資源描述：
《傳感器在工業(yè)機器人中應(yīng)用》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、實用標(biāo)準傳感器在工業(yè)機器人中應(yīng)用工業(yè)機器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度的機器人。工業(yè)機器人是自動執(zhí)行工作的機器裝置，是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運行，現(xiàn)代的工業(yè)機器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。在工業(yè)自動化領(lǐng)域，機器需要傳感器提供必要的信息，以正確執(zhí)行相關(guān)的操作。機器人已經(jīng)開始應(yīng)用大量的傳感器以提高適應(yīng)能力。絕大多數(shù)智能機器人的外部傳感器,可以大致分為觸覺傳感器,接近傳感器、力學(xué)傳感器,以及視覺、滑覺、熱覺等多種類型的傳感器。例如有很多的協(xié)作機器人集成了
2、力矩傳感器和攝像機，以確保在操作中擁有更好的視角，同時保證工作區(qū)域的安全等。用于避障的傳感器 避障可以說是各種機器人最基本的功能，不然機器人一走動就碰到花花草草就不好了。機器人并不一定要通過視覺感知自己前方是否有障礙物，它們也可以通過觸覺或像蝙蝠那樣通過聲波感知。因此，檢測機器人前方是否存在障礙物的傳感器，可以分為接觸式和非接觸式的。 最典型的接觸式測障傳感器便是碰撞開關(guān)（圖1）。碰撞開關(guān)的工作原理非常簡單，完全依靠內(nèi)部的機械結(jié)構(gòu)來完成電路的導(dǎo)通和中斷。圖1碰撞開關(guān) 在機器人上的用法多數(shù)是將探測臂加長，擴大探測范圍和靈敏度。當(dāng)機器人撞
3、到前面的障礙物，碰撞開關(guān)的信號端便可返回一個高電平，控制芯片由此可以知道小車面前存在著障礙物。文檔大全實用標(biāo)準 非接觸式測障開關(guān)一般的工作原理與聲納和雷達相似，發(fā)射聲波或某種射線，遇到障礙物，聲波或射線被反射回來，并被傳感器接收，這時傳感器就認為發(fā)現(xiàn)了障礙物。我們最常用的便是發(fā)射和接收紅外線的傳感器（圖3，圖4）。圖3紅外發(fā)射管圖4紅外接收管 紅外測障傳感器成本較低（當(dāng)然比碰撞開關(guān)還是要高一點），電路簡單，檢測范圍大。如果在電路中加上一個電位器，就可以隨時調(diào)節(jié)傳感器的檢測范圍。這種檢測方式為非接觸式，控制起來更加方便、靈活。但這種測
4、障方式也有缺點，多個紅外傳感器之間容易互相干擾，因此在傳感器的布局上需要多花心思，安裝位置也要盡可能地避免紅外信號的碰撞?！ ∮糜跍y距的傳感器 機器人光知道哪個方向有障礙物并不夠，還必須知道障礙物距離自己具體有多遠，才好判斷下一步的行動。這時我們就需要測距傳感器。 測距傳感器大多為非接觸式的，目前在個人機器人制作領(lǐng)域用得比較多的是紅外和超聲波測距傳感器兩種。 提到紅外測距傳感器，就不能不提夏普的GP2D12紅外測距傳感器（圖5）。GP2D12幾乎可以說是機器人愛好者的必備傳感器，在我們平時?？吹降囊恍﹤€人機器人作品中，絕大多數(shù)都可以看
5、到它的身影。文檔大全實用標(biāo)準 圖5紅外測距傳感器 這種傳感器的優(yōu)點是體積小，測量準確，電源電壓與輸出信號都較常規(guī)，一般單片機系統(tǒng)都可直接使用，缺點是成本較高，購買途徑較少。 超聲波測距傳感器（圖6）也是一種很常見的測距傳感器，依靠超聲波的發(fā)射與反射接收中的時間差來判斷距離，這和動物界的蝙蝠是一樣的，算是仿生學(xué)的一項應(yīng)用。圖6超聲波測距傳感器 超聲波測距傳感器規(guī)格很多，測試距離也從遠到近都有，價格相差也較大，一般機器人愛好者使用的是測量范圍在幾厘米到幾米的。 超聲波測距的優(yōu)點在于測量范圍較大且不使用光學(xué)信號，所以被測物體的顏色對于測
6、量結(jié)果沒有影響，但其成本較高。由于它依靠聲速測距，所以對于一些影響聲速的因素較敏感，比如溫度、風(fēng)速等，而且最大允許角度較小?！ ∮糜诹炼扰袛嗟膫鞲衅魑臋n大全實用標(biāo)準 很多朋友制作的機器人都需要判斷環(huán)境光的亮度，這時就需要亮度傳感器。最常用的便是光敏電阻（圖7）。光敏電阻是一種隨著照射在上面的可見光強度變化而阻值發(fā)生相應(yīng)變化的電阻，可以根據(jù)其阻值的變化判斷出光強。圖7光敏電阻 光敏電阻的使用也非常簡單，只要將它當(dāng)作普通電阻接入電路，根據(jù)電流變化便可得出電阻值的變化，進而判斷出光強的變化。對于機器人制作，光敏電阻是一種成本低廉、可靠性好、測
7、量準確的元件。 用于測量速度的傳感器 機器人自身的行走速度對于判斷機器人運動狀態(tài)和機器人所在位置非常重要，這里我們主要討論一下對機器人小車運動速度的測量。 車型機器人依靠電機驅(qū)動輪子來運動，因此測量機器人小車的速度可以歸結(jié)為測量驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速。那么怎么測量電機的轉(zhuǎn)速呢？測量電機轉(zhuǎn)速有很多種方法，比較適合個人機器人愛好者的是采用光電編碼器。光電編碼器也有很多種，在個人機器人上比較常見的有兩種，一種為反射式，一種為透射式。 反射式的基本結(jié)構(gòu)是在電機的旋轉(zhuǎn)軸上加一個圓形的黑白相間碼盤，很多都是粘在輪子上的（圖8），離碼盤很近的地方固定一個
8、紅外發(fā)射/接收一體模塊，利用黑白色對紅外線的吸收率不同來進行判斷。紅外線照射到黑色部分時，大部分被吸收，而無反射信號；紅外線照射到白色部分時，大部分紅外線被反射回來，而產(chǎn)生強烈的
