工業(yè)機器人技術(shù)(郭洪紅)第4章(文件)
【正文】 業(yè)機器人的環(huán)境感覺技術(shù) 工業(yè)機器人的位置及位移 電位器式位移傳感器由一個線繞電阻 (或薄膜電阻 )和一個滑動觸點組成 。 它的輸入輸出特性(即輸入位移量與電壓量之間的關(guān)系 )可以是線性的 ,也可以根據(jù)需要選擇其他任意函數(shù)關(guān)系的輸入輸出特性 。 另外 ,它還具有性能穩(wěn)定 ， 結(jié)構(gòu)簡單 ， 尺寸小 ， 重量輕 ， 精度高等優(yōu)點 。 直線型電位器主要用于檢測直線位移 , 其電阻器采用直線型螺線管或直線型碳膜電阻 , 滑動觸點也只能沿電阻的軸線方向做直線運動 。 旋轉(zhuǎn)型電位器有單圈電位器和多圈電位器兩種 。 對于多數(shù)應(yīng)用情況來說 , 這并不會妨礙它的使用 。 圖 。 絕對型編碼器最大的優(yōu)點是系統(tǒng)電源中斷時 , 器件可記錄發(fā)生中斷的地點 , 當(dāng)電源恢復(fù)時 ,它可把記錄情況通知系統(tǒng) 。 第 4章 工業(yè)機器人的環(huán)境感覺技術(shù) 圖 , 碼盤上有 5條碼道 。 當(dāng)光源照射碼盤時 , 如果是透明區(qū) , 則光線被光電管接收 , 并轉(zhuǎn)變成電信號 , 輸出信號為 “ 1” 。 在圖 中 ， 五位二進制碼盤分辨的最小角度 (分辨率 )為 ???? 5?碼道越多 ,分辨率越高 。 第 4章 工業(yè)機器人的環(huán)境感覺技術(shù) 2. 相對型光電編碼器 與絕對型光電編碼器一樣 , 相對型光電編碼器也是由前述三個主要元件構(gòu)成的 。 因此 ,這種編碼器只能通過計算脈沖個數(shù)來得到輸入軸所轉(zhuǎn)過的相對角度 。 若在操作過程中電源意外地消失 , 由于相對型編碼器沒有 “ 記憶 ”功能 , 故必須再次完成校準 。 典型的有100、 12 200、 25 500、 51 1000、 1024和 2048線分辨率的編碼器 。 第 4章 工業(yè)機器人的環(huán)境感覺技術(shù) 2. 圖 。 輸出電壓與轉(zhuǎn)子的角速度 ω成比例 , 因此得到 u＝ Aω 式中 , A為常數(shù)。 它由機器人本體 、控制及驅(qū)動器 、 多傳感器系統(tǒng) 、 計算機系統(tǒng)和機器人示教盒組成 , 其工作環(huán)境為固定工作平臺 。 各運動單元均由步進電動機驅(qū)動 ,其中機身的升降傳動由滾珠絲杠螺母副完成 , 絲杠導(dǎo)程為 20 mm。 升降行程 : 190 mm。 。 溫度覺和熱覺傳感器裝于機器人的另一個手指上 , 溫度覺傳感器是普通測量元件 (集成溫度傳感器 ), 熱覺傳感器由加熱部分與鉑熱敏電阻實現(xiàn) 。 第 4章 工業(yè)機器人的環(huán)境感覺技術(shù) 圖 裝有六種傳感器的機械手爪 第 4章 工業(yè)機器人的環(huán)境感覺技術(shù) 機器人多感覺傳感器系統(tǒng)中除以上六種非視覺傳感器以外 , 還在機器人的上方固定安裝了視覺傳感器 (CCD攝像機 )來對準機器人的作業(yè)臺面 。 第 4章 工業(yè)機器人的環(huán)境感覺技術(shù) 圖 系統(tǒng)總體布局 第 4章 工業(yè)機器人的環(huán)境感覺技術(shù) 4. 多感覺智能機器人的總體布局如圖 。 4. 具有多感覺傳感系統(tǒng)的智能機器人一般由哪些部分組成 ? 試舉例說明。 第 4章 工業(yè)機器人的環(huán)境感覺技術(shù) 圖 控制系統(tǒng)硬件框圖 第 4章 工業(yè)機器人的環(huán)境感覺技術(shù) 習(xí) 題 1. 工業(yè)機器人的視覺系統(tǒng)由哪些部分組成 ? 各部分有什么作用 ？ 2. 工業(yè)機器人的觸覺傳感器有哪些 ？ 試舉例說明觸覺傳感器的應(yīng)用 。 第 4章 工業(yè)機器人的環(huán)境感覺技術(shù) 3. 控制部分 多感覺智能機器人的控制分 3層 。 力傳感器裝于機械手的腕部 。 第 4章 工業(yè)機器人的環(huán)境感覺技術(shù) 圖 機器人本體結(jié)構(gòu)示意圖 第 4章 工業(yè)機器人的環(huán)境感覺技術(shù) 2. 多傳感系統(tǒng) 多感覺智能機器人具有七種感覺 。 。 機器人手爪也由步進電動機驅(qū)動 ,絲杠螺母和連桿機構(gòu)使兩手指能平移張開與合攏 。 第 4章 工業(yè)機器人的環(huán)境感覺技術(shù) 圖 多感覺智能機器人的組成 第 4章 工業(yè)機器人的環(huán)境感覺技術(shù) 1. 機器人本體 機器人本體如圖 。 第 4章 工業(yè)機器人的環(huán)境感覺技術(shù) 圖 (a) 帶整流子的直流輸出測速發(fā)電機； (b) 交流輸出測速發(fā)電機 第 4章 工業(yè)機器人的環(huán)境感覺技術(shù) 多感覺智能機器人 多感覺傳感系統(tǒng)使機器人擁有一定的智能 , 而多感覺信息融合技術(shù)在智能機器人系統(tǒng)中的應(yīng)用 , 則提高了機器人的認知水平 。 對于直流輸出型 ,在其定子的永久磁鐵產(chǎn)生的靜止磁場中 , 安裝著繞有線圈的轉(zhuǎn)子 。 1) 因為這種編碼器的輸出表示的是旋轉(zhuǎn)角度的實際值 , 所以若對單位時間前的值進行記憶 , 并取它與現(xiàn)時值之間的差值 , 就可以求得角速度 。 這意味著 , 編碼器能分辨的角度位置等于 360176。 然而 ,只有使機器人首先完成校準操作以后才能獲得絕對位置信息 。 光電碼盤一般只刻有一圈或兩圈透明和不透明區(qū)域 , 當(dāng)光透過碼盤時 , 光敏元件導(dǎo)通 , 產(chǎn)生低電平信號 , 代表二進制的 “ 0” 。 /218≈ 176。 被測工作軸帶動碼盤旋轉(zhuǎn)時 , 光電管輸出的信息就代表了軸的對應(yīng)位置 , 即絕對位置 。 按照二進制分布規(guī)律 , 把每條碼道加工成透明和不透明區(qū)域相間的形式 。 ② 光敏元件 。 絕對型編碼器產(chǎn)生供每種軸用的獨立的和單值的碼字 。 圖 。 。 線繞電阻 、 電阻絲本身的不均勻性會造成電位器式傳感器的輸入輸出關(guān)系的非線性 。 由于滑動觸點和電阻器表面的磨損 , 使電位器的可靠性和壽命受到一定的影響 , 正因如此 ,電位器式位移傳感器在機器人上的應(yīng)用受到了極大的局限 , 近年來隨著光電編碼器價格的降低而逐漸被取代 。 這種位移傳感器不會因為失電而破壞其已感覺到的信息 。 當(dāng)被檢測的位置量發(fā)生變化時 ,滑動觸點也發(fā)生位移 , 從而改變了滑動觸點與電位器各端之間的電阻值和輸出電壓值 , 根據(jù)這種輸出電壓值的變化 , 可以檢測出機器人各關(guān)節(jié)的位置和位移量 。 這種力覺傳感器結(jié)構(gòu)有較好的剛性 , 最先由卡納基－梅隆大學(xué)提出 。 它是一種整體輪輻式結(jié)構(gòu) , 傳感器在十字梁與輪緣聯(lián)接處有一個柔性環(huán)節(jié) , 在四根交叉梁上總共貼有 32個應(yīng)變片 (圖中以小方塊表示 ), 組成 8路全橋輸出 , 六維力的獲得須通過解耦計算 。 第 4章 工業(yè)機器人的環(huán)境感覺技術(shù) 圖 Draper的腕力傳感器 第 4章 工業(yè)機器人的環(huán)境感覺技術(shù) 圖 SRI(Stanford Research Institute)研制的六維腕力傳感器 。 它將一個整體金
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