机器人传感器_1

图4-8 光电编码器工作原理图
根据码盘上透光区域与不透光区域分布的不同，光电编码器又可分为 相对式（增量式）和绝对式两种类型。
1）相对式光电编码器
测量旋转运动最常见的传感器是相对式光电编码器，其圆形码盘（见图4-9）上的 透光区与不透光区相互间隔，均匀分布在码盘边缘，分布密度决定测量的解析度。在 码盘两边分别装有光源及光敏元件。
1.2 速度传感器
1．测速发电机
测速发电机是一种模拟式速度传感器，它实际上是一台小型永磁式直流发电机，其 结构原理如图4-13所示。
图4-13 直流输出测速发电机结构原理图
当通过线圈的磁通量恒定时，位于磁场中的线圈旋转使线圈两端产生的电压 u（感应电动势） 与线圈（转子）的转速 成正比，即
u A
1）模拟方式
在模拟方式下，必须有一个频率/电压（F/V）变换器，用来将编码器测得的脉冲 频率转换成与速度成正比的模拟电压，其原理如图4-14所示。F/V变换器必须有良好 的零输入、零输出特性和较小的温度漂移才能满足测试要求。
图4-14 模拟方式的相对式光电编码器测速
2）数ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ方式
数字方式测速是利用数学方式通过计算软件计算出速度。角速度是转角对时间的一阶导数，
工业机器人基础
工业机器人内部传感器
1.1 位移传感器
1．电位器式位移传感器
电位器式位移传感器一般用于测量工业机器人的关节线位移和角位移，是 位置反馈控制中必不可少的元件，它可将机械的直线位移或角位移输入量转 换为与其成一定函数关系的电阻或电压输出。
电位器式位移传感器主要由电阻元件、骨架及电刷等组成。根据滑动 触头·运动方式的不同，电位器式位移传感器分为直线型和旋转型两种。
式中，A 为常数。

机器人传感器的分类
机器人传感器是机器人的重要组成部分，它可以帮助机器人感知周围环境，从而实现自主导航、避障、抓取等功能。

根据其工作原理和应用场景的不同，机器人传感器可以分为以下几类。

1. 视觉传感器
视觉传感器是机器人最常用的传感器之一，它可以通过摄像头、激光雷达等设备获取周围环境的图像信息，从而实现目标检测、路径规划、物体抓取等功能。

视觉传感器的优点是信息量大、精度高，但也存在受光照、遮挡等因素影响的缺点。

2. 距离传感器
距离传感器可以测量机器人与周围物体的距离，常用的有超声波传感器、红外线传感器等。

距离传感器的优点是响应速度快、精度高，但也存在受物体形状、材质等因素影响的缺点。

3. 接触传感器
接触传感器可以检测机器人与物体之间的接触情况，常用的有力敏传感器、压力传感器等。

接触传感器的优点是响应速度快、精度高，但也存在受物体形状、材质等因素影响的缺点。

4. 声音传感器
声音传感器可以检测机器人周围的声音信号，常用的有麦克风、声纳等。

声音传感器的优点是响应速度快、适用范围广，但也存在受噪声干扰、信号复杂等因素影响的缺点。

5. 气体传感器
气体传感器可以检测机器人周围的气体成分和浓度，常用的有气体传感器、挥发性有机物传感器等。

气体传感器的优点是响应速度快、精度高，但也存在受气体浓度、温度等因素影响的缺点。

机器人传感器的分类多种多样，每种传感器都有其独特的优点和缺点。

在机器人的应用中，需要根据具体的场景和任务选择合适的传感器，从而实现机器人的智能化和自主化。

6、介绍传感器定义、传感器的组成、机器人传感器的分类答：一．传感器的定义传感器是一种能感受规定的被测量件并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。

传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。

其包含以下几个方面的含义：1.传感器是测量装置，能完成检测任务；2.它的输入量是某一被测量，可能是物理量，也可能是化学量、生物量等；3.输出量是某种物理量，这种量要便于传输、转换、处理、显示等等，这种量可以是气、光、电量，但主要是电量；4.输入输出有对应关系，且应有一定的精确度。

二．机器人传感器的组成传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成。

三．机器人传感器的分类（1）按被测量分类，可分为力学量、光学量、磁学量、几何学量、运动学量、流速与流量、液面、热学量、化学量、生物量传感器等。

这种分类有利于选择传感器、应用传感器（2）按照工作原理分类，可分为电阻式、电容式、电感式，光电式，光栅式、热电式、压电式、红外、光纤、超声波、激光传感器等。

这种分类有利于研究、设计传感器，有利于对传感器的工作原理进行阐述。

（3）按敏感材料不同分为半导体传感器、陶瓷传感器、石英传感器、光导纤推传感器、金属传感器、有机材料传感器、高分子材料传感器等。

这种分类法可分出很多种类。

（4）按照传感器输出量的性质分为摸拟传感器、数字传感器。

其中数字传感器便干与计算机联用，且坑干扰性较强，例如脉冲盘式角度数字传感器、光栅传感器等。

传感器数字化是今后的发展趋势。

（5）按应用场合不同分为工业用，农用、军用、医用、科研用、环保用和家电用传感器等。

若按具体便用场合，还可分为汽车用、船舰用、飞机用、宇宙飞船用、防灾用传感器等。

（6）根据使用目的的不同，又可分为计测用、监视用，位查用、诊断用，控制用和分析用传感器等。

主要特点传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它不仅促进了传统产业的改造和更新换代，而且还可能建立新型工业，从而成为21世纪新的经济增长点。

接口
分辨率
可靠性 精度和重复精度
知识准备
一、工业机器人传感器的要求
视频 工业机器人传感器的要求
知识准备
二、内部传感器
内部传感器装在机器人本体上，是用于测量机器人自身状态 的功能元件。具体检测的对象有关节的线位移、角位移等几何量， 速度、加速度、角速度等运动量，倾斜角和振动等物理量。
内部传感器常用于控制系统中，作为反馈元件，检测机器 人自身的各种状态参数，如关节运动的位置、速度、加速度、力 和力矩等。因此，内部传感器主要包括位移、速度及加速度传感 器。
在工业中，根据不同的应用对像，通常可选择分辨率 为500～6000PPR的增量式光电编码器，最高可以达到几万 PPR。
知识准备
二、内部传感器
3.1增量式光电编码器
增量式光电编码器在工业机器人中既可以 用来作为位置传感器测量关节相对位置，又可以 作为速度传感器测量关节速度。
作为速度传感器时，既可以在模拟方式下使 用，又可以在数字方式下使用。
在应用时，机器人的关节轴与传感器的旋 转轴相连，根据测量的输出电压的数值，即可 计算出关节对应的旋转角度。
角位移型
知识准备
二、内部传感器
电位器式传感器结构简单，性能稳定，使用方便，这种传 感器不会因为失电而丢失其已获得的信息。当电源因故断开时， 电位器的触点将保持原来的位置不变；只要重新接通电源，原 有的位置信号就会重新出现。
三轴加速度传感器实物图
任务实施
请同学们根据资料、视频内容填写相关工作页！
主题讨论
讨论问题
工业机器人传感器的要求？ 内部传感器的用途、种类？ 常用内部传感器的工作原理？
小结
通过前面内容的学习同学们了解了工业机器人传感器的要求； 知 道内部传感器的用途、种类；知道常用内部传感器的工作原理。为 机器人的应用打下了基础。