機器人的五官都由哪些傳感器構成?
機器人之所以被稱之為機器人是因為其有很多智能的特質人用五官等來感知世界機器人的五官就是傳感器啦有時候人的一種感知功能到了機器人身上還需要多個傳感器共同工作才能完成目前智能機器人分類主要有交互機器人傳感機器人和自主機器人3種從擬人功能出發視覺力覺觸覺最為重要早已進入實用階段聽覺也有較大進展其它還有嗅覺味覺滑覺等對應有多種傳感器所以機器人傳感產業也形成了生產和科研力量
傳感器
內傳感器
機器介機電一體化的產品內傳感器和電機軸等機械部件或機械結構如手臂Arm手腕Wrist等安裝在一起完成位置速度力度的測量實現伺服控制
位置位移傳感器
直線移動傳感器有電位計式傳感器和可調變壓器兩種角位移傳感器有電位計式可調變壓器旋轉變壓器及光電編碼器三種其中光電編碼器有增量式編碼器和絕對式編碼器增量式編碼器一般用于零位不確定的位置伺服控制絕對式編碼器能夠得到對應于編碼器初始鎖定位置的驅動軸瞬時角度值當設備受到壓力時只要讀出每個關節編碼器的讀數就能夠對伺服控制的給定值進行調整以防止機器人啟動時產生過劇烈的運動
速度和加速度傳感器
速度傳感器有測量平移和旋轉運動速度兩種但大多數情況下只限于測量旋轉速度利用位移的導數特別是光電方法讓光照射旋轉圓盤檢測出旋轉頻率和脈沖數目以求出旋轉角度及利用圓盤制成有縫隙通過二個光電二極管辨別出角速度即轉速這就是光電脈沖式轉速傳感器此外還有測速發電機用于測速等
應變儀即伸縮測量儀也是一種應力傳感器用于加速度測量加速度傳感器用于測量工業機器人的動態控制信號一般有由速度測量進行推演已知質量物體加速度所產生動力即應用應變儀測量此力進行推演還有就是下面所說的方法
與被測加速度有關的力可由一個已知質量產生這種力可以為電磁力或電動力最終簡化為對電流的測量這就是伺服返回傳感器實際又能有多種振動式加速度傳感器
力覺傳感器
力覺傳感器用于測量兩物體之間作用力的三個分量和力矩的三個分量機器人中理想的傳感器是粘接在依從部件的半導體應力計具體有金屬電阻型力覺傳感器半導體型力覺傳感器其它磁性壓力式和利用弦振動原理制作的力覺傳感器
還有轉矩傳感器如用光電傳感器測量轉矩腕力傳感器如國際斯坦福研究所的由6個小型差動變壓器組成能測量作用于腕部XY和Z三個方向的動力及各軸動轉矩等
由于機器人發展歷史較長近年來普遍采用以交流永磁電動機為主的交流伺服系統對應位置速度等傳感器大量應用的是各種類型的光電編碼器磁編碼器和旋轉變壓器
外傳感器
以往一般工業機器人是沒有外部感覺能力的而新一代機器人如多關節機器人特別是移動機器人智能機器人則要求具有校正能力和反應環境變化的能力外傳感器就是實現這些能力的
觸覺傳感器
微型開關是接觸傳感器最常用型式另有隔離式雙態接觸傳感器即雙穩態開關半導體電路單模擬量傳感器矩陣傳感器壓電元件的矩陣傳感器人工皮膚變電導聚合物光反射觸覺傳感器等
應力傳感器
如多關節機器人進行動作時需要知道實際存在的接觸接觸點的位置定位接觸的特性即估計受到的力表征這三個條件所以用上節已指出的應變儀結合具體應力檢測的基本假設如求出工作臺面與物體間的作用力具體有對環境裝設傳感器對機器人腕部裝設測試儀器用傳動裝置作為傳感器等方法
聲覺傳感器
用于感受和解釋在氣體非接觸感受液體或固體接觸感受中的聲波聲波傳感器復雜程度可以從簡單的聲波存在檢測到復雜的聲波頻率分析直到對連續自然語言中單獨語音和詞匯的辨別
接觸式或非接觸式溫度傳感器
近年在機器人中應用較廣除常用的熱電阻熱敏電阻熱電偶等外熱電電視攝像機測及感覺溫度圖像方面也取得進展
滑覺傳感器
用于檢測物體的滑動當要求機器人抓住特性未知的物體時必須確定最適當的握力值所以要求檢測出握力不夠時所產生的物體滑動信號
目前有利用光學系統的滑覺傳感器和利用晶體接收器的滑覺傳感器后者的檢測靈敏度與滑動方向無關
距離傳感器
用于智能移動機器人的距離傳感器有激光測距儀兼可測角聲納傳感器等近幾年得到發展
視覺傳感器
這是應用很廣泛的外傳感器有鑒于它的內容很豐富而且機器視覺經常獨立形成產品與軟件技術關系很密切
接近度傳感器
由于機器人的運動速度提高及對物體裝卸可能引起損壞等原因需要知道物體在機器人工作場地內存在位置的先驗信息以及適當的軌跡規劃所以有必要應用測量接近度的遙感方法接近傳感器分為無源傳感器和有源傳感器所以除自然信號源外還可能需要人工信號的發送器和接收器
超聲波接近度傳感器用于檢測物體的存在和測量距離它不能用于測量小于30~50cm的距離而測距范圍較大它可用在移動機器人上也可用于大型機器人的夾手上還可做成超聲導航系統
紅外線接近度傳感器其體積很小只有幾立方厘米大因此可以安裝在機器人夾手上
