8.1 机器人中的传感器（课件）-高一《传感器及应用》同步精品课堂（高教版—第2版）

8.1 机器人中的传感器 传感器及应用 第一章 常用低压电器 1 学习目标 知识目标 熟悉和掌握机器人中的传感器。 能力目标 理解和运用机器人中的传感器概述、机器人所用外界检测传感器的分类及应用等内容进行掌握。 情感目标 注重基本概念、基本原理、基本方法的阐述，并考虑中等职业教育的特点，避免了理论推导，增强了实际应用等方面的知识。 新课导入 思考：分小组总结机器人所用外界检测传感器的分类及应用。 新知学习 一 、概述 机器人可以定义为计算机控制的能模拟人的感觉、手工操纵的和具有自动行走能力的而又 足以完成有效工作的装置。按照其功能，机器人已经发展到了第三代，而传感器在机器人的发 展过程中起着举足轻重的作用。 1. 机器人与传感器 新知学习 一 、概述 第一代机器人是一种进行重复操作的机械，主要是通常所说的 机械手，它虽配有电子存储装置，能记忆重复动作，然而因未采用传感器，所以没有适应外界 环境变化的能力。第二代机器人已初步具有感觉和反馈控制的能力，能进行识别、选取和判 断，这是由于采用了传感器，使机器人具有了初步的智能。 1. 机器人与传感器 新知学习 一 、概述 因而传感器的采用与否已成为衡量 第二代机器人的重要特征。第三代机器人为高一级的智能机器人，“电脑化”是这一代机器人 的重要标志。然而，电脑处理的信息，需要通过各种传感器来获取，因而这一代机器人需要有 更多的、性能更好的、功能更强的、集成度更高的传感器。 1. 机器人与传感器 新知学习 一 、概述 机器人传感器可以被定义为一种能把机器人目标物特性(或参量)变换为电量输出的装 置。机器人通过传感器实现类似于人类的知觉作用。 1. 机器人与传感器 新知学习 一 、概述 机器人感觉传感器的特点是： 1. 机器人与传感器 01 02 03 04 ④传感器对敏感材料 的柔性和功能有特定要求。由此可见，感觉传感器不仅包括传感装置本身，而且必须包括传感 器的信号处理。 ③与过程控制用传感器不同，感觉传感器既 能检测信息，又有随环境状态大幅度变化的功能，因此信息收集能力强 ②传感器 检测的信息直接用于控制，以决定机器人的行动 ①传感器包括信息获取和处理两部分并密切结合 新知学习 一 、概述 机器人传感器可分为内部检测传感器和外界检测传感器两大类。 内部检测传感器以机器人本身的坐标轴来确定其位置，安装在机器人自身中用来感知它自己的状态，以调整和控制机器人的行动。内部检测传感器通常由位置、加速度、速度及压力传 感器组成。 2.机器人传感器的分类 新知学习 一 、概述 外界检测传感器用于机器人获取周围环境、目标物的状态特征信息，使机器人与环境能发 生交互作用，从而使机器人对环境有自校正和自适应能力。外界检测传感器通常包括视觉、触 觉、接近觉等传感器。 2.机器人传感器的分类 新知学习 一 、概述 机器人所用外界检测传感器的分类及应用 2.机器人传感器的分类 感觉 检测内容 应用目的 传感器装置 视觉 明暗觉 光存在否，有无反射光，亮度 判断有无对象物体，检测通过的对象物体 光电管、光电晶体管、光电断流器 色觉 物体或环境的色彩、颜色浓度 根据颜色识别物体，根据颜色选择作业 彩色TV摄像机、滤色器和彩色光电晶体管 位置觉 物体的平面位置、角度、到达物体的距离 物体空间位置，识别物体方向，检测物体移动 摄像管(光电摄像管、硅光导摄像管等) 形状觉 物体的面、棱、顶点、二维形状、三维形状 提取物体轮廓，识别物体， 提取物体固有特征 光电晶体管阵列、CCD图像传感器等 触觉 接触觉 指尖和对象物体是否接触，接触位置，接触模型 决定位置，控制速度，探索和控制路径，识别物体的姿态和形状，安全和异常停止 微型开关、光电传感器、针式接点、薄膜接点、电位计(触针) 压觉 指尖和对象物的压力、握力、指面压力，压力分布 控制握力，测量物体弹性，对操作人员反馈，识别握持物体 压敏半导体、压电元件、导电橡胶、碳纤维应变针、感压高分子材料 力觉 手腕、指尖、手指受到的力或转矩 控制作业力，限制作业，协调作业，控制手腕移动，伺服 控制双向作用 应变针、负载单元、转矩检测器 滑觉 在垂直于握持面方向物体的位移、旋转、由重力引起的变形 修正握力标准值，防止滑动，进行多层作业，测量物体的重量和表面特性 圆筒状光电旋转传感器、球形接点、旋转传感器、微型开关、振动检测器 接近觉 指尖和对象物体是否接近接近距离，对象面的倾斜 控制位置，探索和控制路径，安全和异常停止 光传感器、超声波传感器、磁传感器、气压传感器 听觉 声音、超声波 语言控制(人机接口),移动控制 麦克风、超声波传感器 嗅觉 气体成分 化学成分探测 气体传感器、射线传感器 味觉 味道 化学成分探测 离子敏感器、pH