传感器课程设计---传感器在机器人中的应用

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1、 传感器在机器人中的应用传感器在机器人中的应用 姓姓 名：名： 0000000000 系系 别：别： 电子科学系电子科学系 班班 级：级： 000000000000000000 学学 号：号： 0000000000000000 日日 期：期： 20102010 年年 1212 月月 2525 日日 传感器在机器人中的应用传感器在机器人中的应用 摘要：摘要：随着传感器技术的发展，各种传感器应用在机器人的制造方面： 触觉传感器、视觉传感器、力觉传感器、接近觉传感器、超声波传感器和听觉传感器，大大 改善了机器人工作状况， 使其能够更充分地完成复杂的工作。 由于外部传感器为集多种学科 于一身的产品，有

2、些方面还在探索之中，随着外部传感器的进一步完善，机器人的功能越 来越强大，将在许多领域为人类做出更大贡献。 关键字：关键字：触觉传感器、视觉传感器、力觉传感器、接近觉传感器等 一一 触觉传感器触觉传感器 触觉是接触、冲击、压迫等机械刺激感觉的综合，触觉可以用来进行机器人抓取，利用触觉 可进一步感知物体的形状、软硬等物理性质。对机器人触觉的研究，只能集中于扩展机器人 能力所必需的触觉功能，一般把检测感知和外部直接接触而产生的接触觉、压力、触觉及接 近觉的传感器称为机器人触觉传感器。 1） 接触觉：接触觉是通过与对象物体彼此接触而产生的，所以最好使用手指表面高密度分 布触觉传感器阵列，它柔软易于变

3、形，可增大接触面积，并且有一定的强度，便于抓接 触觉传感器可检测机器人是否接触目标或环境，用于寻找物体或感知碰撞。 机械式传感器：利用触点的接触断开获取信息，通常采用微动开关来识别（物体的二维 轮廓，由于结构关系无法高密度列阵。 弹性式传感器：这类传感器都由弹性元件、导电触点和绝缘体构成。如采用导电性石墨 化碳纤维、氨基甲酸乙酯泡沫、印制电路板和金属触点构成的传感器，碳纤维被压后与金属 触点接触，开关导通。也可由弹性海绵、导电橡胶和金属触点构成，导电橡胶受压后，海绵 变形，导电橡胶和金属触点接触，开关导通。也可由金属和铰青铜构成，被绝缘体覆盖的青 铜箔片被压后与金属接触，触点闭合。 光纤传感器

4、：这种传感器包括由一束光纤构成的光缆和一个可变形的反射表面。光通过 光纤束投射到可变形的反射材料上， 反射光按相反方向通过光纤束返回。 如果反射表面是平 的， 则通过每条光纤所返回的光的强度是相同的。 如果反射表面因与物体接触受力而变形则 反射的光强度不同。用高速光扫描技术进行处理，即可得到反射表面的受力情况。 2）接近觉：接近觉是一种粗略的距离感觉，接近觉传感器的主要作用是在接触对象之前获 得必要的信息， 用来探测在一定距离范围内是否有物体接近、 物体的接近距离和对象的表面 形状及倾斜等状态，一般用“1”和“0”两种态表示。在机器人中，主要用于对物体的抓取 和躲避。接近觉一般用非接触式测量元件，如霍尔效应传感器、电磁式接近开关和光学接近 传感器。 以光学接近传感器为例，其结构如下图 1 所示。由发光二极管和光敏晶体管组成。发光二极 管发出的光经过反射被光敏晶体管接收， 接收到的光强和传感器与目标的距离有关， 输出信 号 Uout 是距离 x