近几年来,借助物联网的东风,越来越多的智能机器人出现在我们的生活中,可以跑可以跳,可以对话。若要使机器人工作,必须要有传感器,使其具有与人相似的感知功能和反应能力。感应器有很多种,如视觉传感器,位置传感器等等。如何将这些传感器应用到智能机器人上呢?你可以通过下面的内容来理解。
外部传感器
传统的工业机器人一般都不具备外部感知能力,而新一代的多关节机器人,尤其是移动机器人,需要具备校正能力和对环境变化作出反应的能力,这种能力外传感器才能实现。
内部传感器
机械介机电一体化产品,由传感器与电机、轴等机械零件或机械结构,如臂、腕等,安装在一起,完成位置、速度、力度的测量,并实现伺服控制。
定位(位移)传感器
线性移动传感器有两种类型:电位计式传感器和可调变压器。角位移传感器有电位计式、可调变压器(旋转变压器)和光电编码器三种类型,其中光电编码器包括增量编码器和绝对编码器。递增编码器通常用于零位不确定的位置伺服控制,绝对式编码器可以获得驱动轴的瞬时角度值,与编码器的初始锁定位置相对应,当设备受压时,只要读出每一个关节编码器的读数,就可以调节伺服控制的设定值,防止机器人在起动时产生过度剧烈的运动。
加速与速度传感器。
转速传感器有测量平移和转动速度两种方法,但多数情况仅限于测量转动速度。用位移的导数,尤其是光电法,使光照射旋转盘,测得旋转频率和脉冲数,以求旋转角度,并用盘做成有间隙的形状,用二个光电二极管识别角速度,即转速,这就是光电脉冲式转速传感器。另外还配备了测速发电机等测速设备。
应变计,即伸缩测量仪,又称应力传感器,用于测量加速度。利用加速传感器对工业机器人的动态控制信号进行测量。通常有由测速来推演,由已知质量的物体加速度来产生动力,也就是用应变计测得这个力来推演。
一种已知的质量可以产生与被测加速度相关的力。该力能以电磁力或电动力形式,最终简化为电流的测量,即伺服回路传感器,而实际上可以有多种振动式加速度传感器。
应力感知器
力感知器是用来测量两个物体之间的力和力矩三个分量的。该机器人理想的传感器是附着在依从元件的半导体应力计。具体地说,有金属电阻型力觉传感器、半导体型力觉传感器、其他磁力觉传感器以及利用弦振动原理制作的力觉传感器。
此外,还可以使用力矩传感器(例如,用光电传感器测量力矩)、腕力传感器(例如,国际斯坦福研究所的由6个小型差动变压器组成的腕力计,可以测量作用于腕部X、Y和Z三个方向的动力和各轴向力矩)等。
随着机器人的发展,近几年来广泛采用了以交流永磁电机为核心的交流伺服系统,相应位置、速度等传感器的大量应用有:各类光电编码器、磁编码器和旋转变压器。
触感感应器
微开关是最常用的接触传感器类型,另外还有隔离式双态接触传感器(即双稳开关半导体电路),单模拟量传感器,矩阵传感器(压电元件的矩阵传感器,人造皮肤-变导电聚合物,光反射触觉传感器等等)。
压力感应器
例如,多关节机器人在运动中需要知道实际存在的接触、接触点的位置(位置)、接触的性质即估计受力(表征)三个条件,因此采用了上节中提到的应变计,并结合具体应力检测的基本假设,例如,工作台面与物体之间的力(表征),特别是对环境安装传感器的作用,以及对机器人腕部安装测试仪器的驱动装置等。
接近度传感器
随着机器人移动速度的提高,以及对物体装卸可能造成损坏等原因,需要知道物体在机器人工作场所的位置,并需要先验信息来进行正确的轨迹规划,因此有必要采用遥感方法来进行近距测量。近距离传感器分为被动式和主动式两种,因此除了自然信号源外,可能还需要一个人工信号发送器和接收器。
超声接触式传感器是用来检测物体存在和测量距离的。由于测距范围较大,不能用来对30~50cm以下的距离进行测量,因此适用于移动机器人和大型机器人的夹手。也可以制成超声波导航系统。
红外近距离传感器,体积非常小,只有几立方厘米大,可以安装在机器人的手夹上。
声音感应器
用来感觉和解释气体(非接触感觉),液体或固体(接触感觉)的声波。声源的复杂度可以从简单的声波存在中检测到复杂的声频分析,最后才能分辨出连续自然语言中的语音和词汇。