触觉传感器
触觉传感器
触觉传感器是用于机器人中模仿触觉功能的传感器。按功能可分为接触觉传感器、力－力矩觉传感器、压觉传感器和滑觉传感器。
触觉传感器- 触觉传感器
触觉传感器- 正文
用于机器人中模仿触觉功能的传感器。触觉是人与外界环境直接接触时的重要感觉功能，研制满足要求的触觉传感器是机器人发展中的技术关键之一。随着微电子技术的发展和各种有机材料的出现，已经提出了多种多样的触觉传感器的研制方案，但目前大都属于实验室阶段，达到产品化的不多。触觉传感器按功能大致可分为接触觉传感器、力－力矩觉传感器、压觉传感器和滑觉传感器等。
接触觉传感器用以判断机器人(主要指四肢)是否接触到外界物体或测量被接触物体的特征的传感器。接触觉传感器有微动开关、导电橡胶、含碳海绵、碳素纤维、气动复位式装置等类型。①微动开关：由弹簧和触头构成。触头接触外界物体后离开基板，造成信号通路断开，从而测到与外界物体的接触。这种常闭式（未接触时一直接通）微动开关的优点是使用方便、结构简单，缺点是易产生机械振荡和触头易氧化。②导电橡胶式：它以导电橡胶为敏感元件。当触头接触外界物体受压后，压迫导电橡胶，使它的电阻发生改变，从而使流经导电橡胶的电流发生变化。这种传感器的缺点是由于导电橡胶的材料配方存在差异，出现的漂移和滞后特性也不一致，优点是具有柔性。③含碳海绵式：它在基板上装有海绵构成的弹性体，在海绵中按阵列布以含碳海绵。接触物体受压后,含碳海绵的电阻减小,测量流经含碳海绵电流的大小，可确定受压程度。这种传感器也可用作压力觉传感器。优点是结构简单、弹性好、使用方便。缺点是碳素分布均匀性直接影响测量结果和受压后恢复能力较差。④碳素纤维式：以碳素纤维为上表层，下表层为基板，中间装以氨基甲酸酯和金属电极。接触外界物体时碳素纤维受压与电极接触导电。优点是柔性好，可装于机械手臂曲面处，但滞后较大。⑤气动复位式：它有柔性绝缘表面，受压时变形，脱离接触时则由压缩空气作为复位的动力。与外界物体接触时其内部的弹性圆泡(铍铜箔)与下部触点接触而导电。优点是柔性好、可靠性高，但需要压缩空气源。
触觉传感器
触觉传感器
力－力矩觉传感器用于测量机器人自身或与外界相互作用而产生的力或力矩的传感器。它通常装在机器人各关节处。刚体在空间的运动可以用6个坐标来描述，例如用表示刚体质心位置的三个直角坐标和分别绕三个直角坐标轴旋转的角度坐标来描述。可以用多种结构的弹性敏感元件来敏感机器人关节所受的6个自由度的力或力矩，再由粘贴其上的应变片（见半导体应变计、电阻应变计）将力或力矩的各个分量转换为相应的电信号。常用弹性敏感元件的形式有十字交叉式、三根竖立弹性梁式和八根弹性梁的横竖混合结构等。图2中为竖梁式6自由度力传感器的原理。在每根梁的内侧粘贴张力测量应变片，外侧粘贴剪切力测量应变片，从而构成6个自由度的力和力矩分量输出。
压觉传感器测量接触外界物体时所受压力和压力分布的传感器。它有助于机器人对接触对象的几何形状和硬度的识别。压觉传感器的敏感元件可由各类压敏材料制成，常用的有压敏导电橡胶、由碳纤维烧结而成的丝状碳素纤维片和绳状导电橡胶的排列面等。图3是
以压敏导电橡胶为基本材料的压觉传感器。在导电橡胶上面附有柔性保护层，下部装有玻璃纤维保护环和金属电极。在外压力作用下，导电橡胶电阻发生变化,使基底电极电流相应变化,从而检测出与压力成一定关系的电信号及压力分布情况。通过改变导电橡胶的渗入成分可控制电阻的大小。例如渗入石墨可加大电阻，渗碳、渗镍可减小电阻。通过合理选材和加工可制成高密度分布式压觉传感器。这种传感器可以测量细微的压力分布及其变化，故有人称之为“人工皮肤”。
触觉传感器
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滑觉传感器用于判断和测量机器人抓握或搬运物体时物体所产生的滑移。它实际上是一种位移传感器。按有无滑动方向检测功能可分为无方向性、单方向性和全方向性三类。
①无方向性传感器有探针耳机式，它由蓝宝石探针、金属缓冲器、压电罗谢尔盐晶体和橡胶缓冲器组成。滑动时探针产生振动，由罗谢尔盐转换为相应的电信号。缓冲器的作用是减小噪声。②单方向性传感器有滚筒光电式，被抓物体的滑移使滚筒转动，导致光敏二极管接收到透过码盘（装在滚筒的圆面上）的光信号，通过滚筒的转角信号而测出物体的滑动。③全方向性传感器采用表面包有绝缘材料并构成经纬分布的导电与不导电区的金属球（图4）。当传感器接触物体并产生滑动时，球发生转动，使球面上的导电与不导电区交替接触电极,
从而产生通断信号,通过对通断信号的计数和判断可测出滑移的大小和方向。这种传感器的制作工艺要求较高。
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基于触觉传感器的人机交互技术
基于触觉传感器的人机交互技术 摘要：触觉是自然界多数生物从外界环境获取信息的重要形式之一，触觉传感器是用于机器人中模仿触觉功能的传感器，本文简要介绍了触觉传感器的分类以及交互设计的发展，以及并且详细介绍了触觉传感器在人机交互中的发展现状、优势及此项技术在各行各业的广泛应用，触觉交互可以增进人机交互的自然性,使普通用户能按其熟悉的感觉技能进行人机通讯,对计算机的发展起到不可估量的作用。 关键字：触觉传感器人机交互技术现状优势应用 一、触觉与触觉传感器 触觉是自然界多数生物从外界环境获取信息的重要形式之一，广义的触觉是指接触、压迫、滑动、温度、湿度等的综合，而狭义的触觉则单指接触面上的力觉，其严谨的概念包括接触觉、压觉和滑觉。触觉对于虚拟现实技术中临场感程度和交互性具有十分重要的现实意义。 触觉传感器是用于机器人中模仿触觉功能的传感器。其研究始于上世纪七十年代，在四十多年的发展历程中，国内外的科研人员在传感器工作机理的研究、敏感材料的开发、传感器的结构设计、触觉图像的处理等多方面都做了大量的工作，并取得了巨大的成就。触觉传感器按功能可分为接触觉传感器、力—力矩觉传感器、压觉传感器和滑觉传感器等。 （1）接触觉传感器，一般用以判断机器人（主要指四肢）是否接触到外界物体或测量被接触物体的特征的传感器。接触觉传感器有微动开关、导电橡胶、含碳海绵、碳素纤维、气动复位式装置等类型。 （2）力—力矩觉传感器，一般用于测量机器人自身或与外界相互作用而产生的力或力矩的传感器。它通常装在机器人各关节处。 （3）压觉传感器，一般用来测量接触外界物体时所受压力和压力分布的传感器。它有助于机器人对接触对象的几何形状和硬度的识别。压觉传感器的敏感元件可由各类压敏材料制成，常用的有压敏导电橡胶、由碳纤维烧结而成的丝状碳素纤维片和绳状导电橡胶的排列面等。 再从另一方面来看，按照触觉感知的特点，可以把触觉分为滑动触觉和柔性触觉2种：（1）滑动触觉：平行于手指接触面的感知，主要反映物体表面的几何形状、纹理、温度等；（2）柔性触觉：垂直于手指接触面方向的动态感知，主要反映物体的柔性或刚度。 二、交互设计和人机界面
浅谈视觉传感器
浅谈视觉传感技术 王恋 （重庆理工大学，贵州省安顺市561009） 摘要：随着科学技术的发展，传感器的研究和应用变得越来越重要，它成为获取信息的重要技术手段，针对不同的应用传感器技术也分为：光电传感技术、光纤传感技术、视觉传感技术、生表面波传感技术、生物传感技术、化学传感技术、前沿传感技术这七大类传感技术，本文将着重介绍视觉传感技术。视觉传感技术因其硬件成本的显著降低，性能的极大提升以及具备了大规模推广的条件得到了绝大多数研究者和工业生产者的青睐，这为视觉传感技术的发展前景奠定了基础，但同时也存在测量精度问题，视觉传感器对环境的高要求也是视觉传感器需要解决的问题，只有提高了测量精度问题和适应环境变化的问题才能使得视觉传感器更具有竞争力和自身优势。 关键词：信息；传感技术；视觉传感技术；测量精度；适应环境 On visual sensing technology Wang Lian (Chongqing University of technology,Anshun City,Guizhou Province,561009,China) Abstract：With the development of science and technology,research and application of the sensor becomes more and more important,it has become an important technical means to obtain information,according to the application of different sensor technologies are also divided into:photoelectric sensor technology,optical fiber sensing technology,visual sensing technology, surface wave sensor technology,biological sensor technology,chemical sensing technology,the sensor technology frontier seven kinds of sensing technology,this paper will focus on the visual sensing technology.Because the visual sensing technology significantly reduce the hardware cost,greatly enhance the performance and have a large-scale promotion of the conditions have been most researchers and industrial producers favor,which laid the foundation for future vision sensing technology,but there are also problems of measurement accuracy,the problem of the high requirement of visual sensor is also a visual environment the sensor needs to be solved,only to improve the measurement accuracy and to adapt the change of environment problems in order to make the visual sensor has more advantages and competitiveness Key words：Information;sensing technology;vision sensing technology;measurement accuracy;adaptation to the environment 0引言 视觉源于生物界获取外部环境信息的一种方式，是自然界生物获取信息的最有效手段，是生物智能的核心组成之一。人类80%的信息都是依靠视觉获取的，基于这一启发研究人员开始为机械安装“眼睛”使得机器跟人类一样通过“看”获取外界信息，由此诞生了一门新兴学科——计算机视觉，人们通过对生物视觉系统的研究从而模仿制作机器视觉系统，尽管与人类视觉系统相差很大，但是这对传感器技术而言是突破性的进步。视觉传感器技术的实质就是图像处理技术，通过截取物体表面的信号绘制成图像从而呈现在研究人员的面前。视觉传感技术的出现解决了其他传感器因场地大小限制或检测设备庞大而无法操作的问题，由此广受工业制造界的欢迎。本文通过对比视觉传感技术的优缺点以及发展趋势来展示视觉传感技术的兴起和应用。 1视觉传感技术概述 视觉传感技术是传感技术七大类中的一个，视觉传感器是指[1]：通过对摄像机拍摄到的图像进行图像处理，来计算对象物的特征量（面积、重心、长度、位置等），并输出数据和判断结果的传感器。视觉传感器具有从一整幅图像捕获光线的数以千计的像素。图像的清晰和细腻程度通常用分辨率来衡量，以像素数量表示。在捕获图像之后，视觉传感器将其与内存中存储的基准图像进行比较，以做出分析。它是基于生物视觉和计算机视觉所提出的。视觉传感器是50年代后期出现的，发展十分迅速，是机器人中最重要的传感器之一。机器人视
机器人用PVDF触觉传感器的国外研究现状_赵冬斌
收稿日期:2001-04-17 基金项目:国家自然科学基金资助项目(59975050);清华大学“九八五”项目基金;中国博士后科学基金资助项目[2000]31号作者简介:赵冬斌(1972-),男,山东省掖县人,博士后。 文章编号:1004-2474(2001)06-0428-05 机器人用PVDF 触觉传感器的国外研究现状 赵冬斌,张文增,都 东,陈 强 (清华大学机械工程系,北京100084) 摘 要:目前,国内外对具有人类功能的机器人操作器和灵巧手展开了广泛的研究,其中触觉传感是一个主要方面。由于PV D F (聚偏二氟乙烯)压电薄膜具有压电能力高、柔韧、极薄、质轻等特点,其许多特性接近人类皮肤的特性,尤其受到研究人员的关注。文章从PV D F 薄膜的原理和特性出发,展开介绍了国外机器人用PV D F 触觉传感器的研究现状。 关键词:触觉;PV DF ;机器人 中图分类号:Q 811.21 文献标识码:A Abroad Research Status of PVDF Tactile Sensor for Robot ZHAO Dong -bin ,ZHANG Wen -zen ,DU Dong ,C HEN Qiang (Dep t.of M ech anical Engineering ,Tsinghua University,Beijing 100084,China) Abstract :Recently ,ex tensiv e researches hav e been conducted o n r obot g rips a nd dex tero us hands ,one ma jo r aspect of which is tactile sensing.PV D F(Po lyv iny lidene fluo ride)pie zo electric film is cha racterized a s high piezo -elect ric,so ft,to ug h,super thin,ligh t,and so o n,are simila r to human skin,so it is specially co nce rned by r e-sea rchers .This paper fir st presents the principle and char acteristics of PV D F film and then intr oduces the a broad r esea rch sta tus o f PV D F tactile senso r fo r ro bo t . Key words :tactile;PV D F;ro bot 1 引言 近年来,对机器人操作器和多指灵巧手的研究日渐深入,在机电结构和控制策略方面取得了一定的成绩。然而,在实现可靠的抓取动作过程中,除去对操作器位置的视觉导引和位置反馈,还需要对所施加的力、力矩和滑动信号进行测量反馈。对于未知物体还需要获得关于物体的形状、尺寸、表面状态和组织等信息。这就需要具有人类触觉功能的传感器[1]。 触觉主要由接近觉、滑觉、压觉和温度敏感等功能构成。 在机器人操作器和夹持器上通用的触觉传感器,应具有价格合理、柔顺性、信号可靠的特点,还需要具有以下特性: (1)对空间分辨率接近人手1mm ; (2)所测外力范围0.01～10N,分辨率0.01N; (3)采样频率在100Hz 以上,时滞要小;(4)具有一定的线性度,传感器的非线性补偿法要简单; (5)具有有限的触觉传感单元以减少数据处理时间; (6)处理电路简单,整体尺寸小,质量轻,不过多增加机器人负担。 针对以上特性,实现触觉传感的方法主要有压阻、压电和热电、电容、磁传感、光传感、机械传感、超声传感等。 1969年,Kaw ai 发现在极化的含氟化合物,聚偏二氟乙烯(PV DF )中,具有很高的压电能力[2]。PV DF 压电薄膜还具有宽频带、高介电强度等特性,同时具有柔韧、极薄、质轻和高韧度等机械特点,可以制成多种厚度和较大面积的阵列元件。在触觉应用中的主要问题是:同时对温度敏感,压电信号同热电信号耦合在一起;不能测纯静态信号,频带下限 第23卷第6期压 电 与 声 光 V ol .23N o .62001年12月 PIEZO EL ECT RICS &ACO U ST OO PT ICS Dec.2001
DFRobot的二哈识图HuskylensAI视觉传感器
二哈识图AI视觉传感器，一款简便易用适用于AI教育教学和STEAM教 育、创客的智能摄像头 二哈识图AI视觉传感器是什么？ 二哈识图AI视觉传感器，英文名HUSKYLENS，是国内著名开源硬件和创客教育企业DFRobot旗下新研发的一款简单易用价格实惠的智能传感器。其采用AI芯片内置机器学习技术,可识别多种目标物体如人脸识别、物体识别和追踪、颜色识别、巡线和二维码标签识别等,检测结果通过UART或I2C端口直接输出,与主流控制器无缝对接;体积小、性能强、算法本地处理，可快速搭建原型，被广泛应用于AI教育、STEAM教育和创客领域。
二哈识图(HUSKYLENS)AI视觉传感器的独特优势： 1. 简单易用：简单易用：二哈识图AI视觉传感器拥有智能设计，采用AI芯片，内置多种算法，您只需一键操作，便可让二哈识图智能识别更多新事物。 2. 智能学习：二哈识图AI视觉传感器内置强大机器学习技术，使其具有人脸识别、颜色识别、标签识别和物体识别和追踪等能力，比普通传感器更智能更强大。 3. 小巧快捷:二哈识图AI视觉传感器自带2.0寸IPS显示屏，体积小巧，调参无需电脑辅助，本地处理所有算法直接输出结果，快捷，识别率更高。 4. 性能高效：二哈识图AI视觉传感器采用新一代AI专用芯片Kendryte K210,其神经网络算法运行时速度要比STM32H743快了1000倍，性能更高效。 5.功能强大: 二哈识图板载UART/I2C接口，可以连接到Arduino、Raspberry Pi、LattePanda、micro:bit、STM32等主流控制器，实现硬件无缝对接，直接输出识别结果给控制器，无需折腾复杂的算法，就能制作非常有创意的项目。
触觉与视觉
机器人触觉与视觉 大连华锐重工集团股份有限公司刘晓飞 摘要：机器人触觉传感技术是实现智能机器人的关键技术之一，触觉传感器是机器人与环境直接作用的必要媒介，是模仿人手使之具有接触觉、滑动觉、热觉等感知功能。首先，在深入了解各种触觉传感器设计原理和方法的基础上，利用压电原理和光电原理可以设计一种体积小、结构简单、工作可靠、柔韧性好，并可同时检测触觉和滑动信号的三维力机器人触滑觉传感器。其次，对触觉传感头的压电层和结构进行有限元建模分析。最后，引入自适应模糊控制方法，通过对滑动信号的模糊控制器设计，控制机械手与接触界面的夹持力。机器人视觉是指使机器人具有视觉感知功能的系统，是机器人系统组成的重要部分之一。机器人视觉可以通过视觉传感器获取环境的二维图像，并通过视觉处理器进行分析和解释，进而转换为符号，让机器人能够辨识物体，并确定其位置。 关键词：机器人触觉、触觉传感器、压电原理，机器人视觉 1. 机器人触觉概述 触觉是一种复合传感，通过人体表面的温度觉、力觉传感器等提供的复合信息可以识别物体的冷热、尺寸、柔软度、表面形状、表面纹理等特征，为人类感知世界提供了大量有用的信息。在机器人领域使用触觉传感器的目的在于获取机械手与工作空间中物体接触的有关信息。例如，触觉信息可以用于物体的定位和识别以及控制机械手加在物体上的力。 2. 触觉传感器的种类
触觉信息是通过传感器与目标物体的实际接触而得到的，因此，触觉传感器的输出信号基本上是由两者接触而产生的力以及位置偏移的函数。一般来说，触觉传感器可以分为简单的接触传感器和复杂的触觉传感器。前者只能探测和周围物体的接触与否，只传递一种信息，如限位开关、接触开关等；后者不仅能够探测是否和周围物体接触，而且能够感知被探测物体的外轮廓。 1) 压电式触觉传感器 压电式触觉传感器是利用晶体的压电效应进行触觉测量的触觉传感器。通常，这种传感器可以采用多个压电晶体来检测物体的表面轮廓。其工作原理是把多个压电晶体压在被测物体上，如果物体表面的高度不同，各个压电晶体的变形也不同，因此，压电晶体产生的电量和输出电压也不同，检测各压电晶体的输出电压就可以检测物体的表面轮廓。 2) 压阻式阵列触觉传感器 对于开关式触觉传感器，阵列密度难以提高，阵列数增加时外接引线也是一个很大的问题。利用敏感材料和硅工艺制作的阵列触觉传感器可使阵列数及阵列密度得到很大的提高，并且减少外界引线，但这种传感器往往缺少应有的柔性，很难较通用地安装到不同形状的应用载体上。 3) 成像型触觉传感器 成像型触觉传感器由若干个感知单元组成阵列结构，主要用于感知目标物体的形状。 4) 超大规模集成计算传感器阵列
视觉传感器几大技术要点：技术分类、技术实现和应用、选择技巧
视觉传感器几大技术要点：技术分类、技术实现和应用、选择技巧视觉传感技术是传感技术七大类中的一个，视觉传感器是指：通过对摄像机拍摄到的图像进行图像处理，来计算对象物的特征量（面积、重心、长度、位置等），并输出数据和判断结果的传感器。 什么是视觉传感器？ 视觉传感器是整个机器视觉系统信息的直接来源，主要由一个或者两个图形传感器组成，有时还要配以光投射器及其他辅助设备。视觉传感器的主要功能是获取足够的机器视觉系统要处理的最原始图像。 图像传感器可以使用激光扫描器、线阵和面阵CCD摄像机或者TV摄像机，也可以是最新出现的数字摄像机等。 视觉传感技术分类1、3D视觉传感技术3D视觉传感器具有广泛的用途，比如多媒体手机、网络摄像、数码相机、机器人视觉导航、汽车安全系统、生物医学像素分析、人机界面、虚拟现实、监控、工业检测、无线远距离传感、显微镜技术、天文观察、海洋自主导航、科学仪器等等。这些不同的应用均是基于3D视觉图像传感器技术。特别是3D影像技术在工业控制、汽车自主导航中具有急迫的应用。 2、智能视觉传感技术智能视觉传感技术下的智能视觉传感器也称智能相机，是近年来机器视觉领域发展最快的一项新技术。智能相机是一个兼具图像采集、图像处理和信息传递功能的小型机器视觉系统，是一种嵌入式计算机视觉系统。它将图像传感器、数字处理器、通讯模块和其他外设集成到一个单一的相机内，由于这种一体化的设计，可降低系统的复杂度，并提高可靠性。同时系统尺寸大大缩小，拓宽了视觉技术的应用领域。 智能视觉传感器的易学、易用、易维护、安装方便，可在短期内构建起可靠而有效的视觉检测系统等优点使得这项技术得到飞速的发展。
浅谈机器视觉传感器
浅谈机器视觉传感器 机器视觉传感器是整个机器视觉系统信息的直接来源,它的选择取决于准确性、输出、灵敏度、机器视觉系统的成本以及对应用要求的充分理解。对传感器主要性能的基本理解能够帮助开发人员迅速缩小他们的查找范围，找到合适的传感器。 大多数的机器视觉系统的用户认识到相机是系统的关键要素，经常把它当作视觉系统的“芯片”。相机本身是一个复杂的系统：包括镜头、信号处理器、通讯接口，以及最核心的部分——把光子转换成电子的器件：图像传感器。镜头和其它的部件共同配合来支持相机的功能，传感器最终决定相机的最高性能。 业内的许多讨论都集中在加工技术上，以及CMOS和CCD传感器孰优孰劣。这两种技术都有其优势和不足之处，所加工的传感器有着不同的性能。最终用户关心的不是传感器是“如何”被制造出来的，而是其在最终应用中的表现。 在指定的应用中，三个关键的要素决定了传感器的选择：动态范围、速度和响应度。动态范围决定系统能够抓取的图像的质量，也被称作对细节的体现能力。传感器的速度指的是每秒种传感器能够产生多少张图像和系统能够接收到的图像的输出量。响应度指的是传感器将光子转换为电子的效率，它决定系统需要抓取有用的图像的亮度水平。传感器的技术和设计共同决定上述特征，因此系统开发人员在选择传感器时必须有自己的衡量标准，详细的研究这些特征将有助于做出正确的判断。 正确理解动态范围 传感器的动态范围是最容易使人疑惑和误解的地方，这是因为机器视觉系统是数字的。图像的动态范围包括两部分：一是传感器能够工作的曝光范围（亮度的倍数）；其次是传感器能够数字化像素信号的电平的数量，用位数表示。这两部分通常是紧密相关的。 曝光的动态范围表示传感器能够正常工作的亮度水平。当光子撞击图像传感器的活动像素区域时产生电子，传感器将其捕获并存储起来以备系统读取。撞击活动区域的光子数越多，产生的电子数就越多，在读取的间隔中，该过程持续的时间越长，被存储的电子就越多。决定传感器曝光动态范围的参数之一就是填充存储阱的曝光。制造传感器的半导体加工工艺和电路设计共同决定阱的容量或深度。 电子噪音是传感器能够工作的最低曝光水平，尽管没有任何光子撞击活动的像素区域，图像传感器也将以热量发射的形式产生电子。要产生可识别的信号，必须有足够的光子撞击活动的像素区域，以便在存储阱中有比暗电流噪音所产生的电子数更多的电子。传感器的最低曝光率是产生至少与噪音电子同样多的光电子数。只有在超过噪音等量的曝光水平时，传感器才能产生有用的信息。 传感器的曝光动态范围是由其物理和电路设计所决定的功能，而数字动态范围只是由电路设计所决定的功能。图像传感器的数字动态范围只是说明它能够提供给视觉系统的明显
视觉传感器在包装机械上的应用
视觉传感器在包装机械上的应用 作者：余舒彤指导老师：江庆 （安徽农业大学工学院 2007级机械设计制造及其自动化专业合肥 230036） 摘要：工业自动化生产技术的飞速发展，对现代生产的检测技术提出了新的要求，现在生产同时提出实时，在线，非接触检测以控制生产过程，提高生产效率及产品的合格率，这是许多传统的检测方法无法提供的。现代工业生产的制造精度也大大提高，需要相应的高精度的检测方法，传统的检测手段早已经无法满足现在化生产检测的要求，需要新型产品检测技术来适应现代生产的要求，视觉传感器的检测技术是近年来发展的一门新兴检测技术，采用自动化与智能化，通过计算机识别和控制，测量过程只需要很少的人工干预就可以完成，视觉传感器的检测技术具有非接触，测量速度快，自动化程度高，精度高等优点，很适合现在花先进制造业高度自动化的要求。而我们知道绝大多数的产品，包装都是必不可少的最后一道工序，对产品的质量起着至关重要的影响。包装不仅直接对产品的安全起了保护作用，而却在一定程度上对企业进行了宣传，更代表着公司的形象。所以包装是非常重要的一道工序。 关键词：视觉传感器包装检测 1 绪论 现代工业生产技术的不断发展，加快了现代化工业大生产的节拍，为了使视觉检测系统满足于现代大生产的告诉生产节拍，视觉检测系统在检测速度方面还有待进一步的提高，传统的视觉检测系统中，由图像传感器将图像数据传送到计算机，由计算机中的图像采集卡对图像进行采集，并利用高级语言编写的程序对图像进行处理，这种方法除了成本高，开发周期长以外，还不利于集成化设计，而随着微电子技术和集成电路制造技术的发展，这种视觉检测系统也发生了一定的变化，由主要依托计算机视觉检测系统转变为将图像的采集，处理与通信功能集成与单一相机内的视觉传感器，其具有多功能，模块化，搞可靠性，易于实现的特点。同时，由于应用了最新的DSP,FPGA以及大容量存储技术，其智能化程度不断提高，使其可以完成大多数的视觉检测任务。 2 视觉传感器的工作原理 视觉传感器具有从一整幅图像捕获光线的数以千计的像素能力，它的主要部件就是照相机或者摄像机，通过镜头图像传感器（一般是CCD和CMOS类型）采
机器人触觉传感器行业分析
机器人触觉传感器行业 传感器作为一种检测装置，通过接收被测量的信息，按一定规律变换成电信号或其他方式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。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；它是实现自动检测和自动控制的首要环节。因为传感器的存在，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等器官。随着物联网技术的发展，传感器在物联网发展中所扮演的角色越来越重要，目前传感器产品需求大幅增加，并且重心逐渐转向技术含量较高的MEMS 传感器领域，MEMS 传感器的精确度决定了所收集信息的品质。物联网2017 市场规模为1.16 万亿，同比增长26%；预计物联网的高增长将带来传感器市场的行业景气，2017 年传感器销售额125.71亿元，同比增长16%；预计2018 年传感器销售额将达到133.06 亿元。 触觉传感器的主要功能 检测功能 检测功能包括对操作对象的状态、机械手与操作对象的接触状态、操作对象的物理性质进行检测。 识别功能 识别功能是在检测的基础上提取操作对象的形状、大小、刚度等特征，以进行分类和目标识别。
触觉传感器的发展历程 70 年代国外的机器人研究已成热点，但触觉技术的研究才开始且很少。当时对触觉的研究仅限于与对象的接触与否接触力大小，虽有一些好的设想但研制出的传感器少且简陋。 80 年代是机器人触觉传感技术研究、发展的快速增长期，此期间对传感器设计、原理和方法作了大量研究，主要有电阻、电容、压电、热电磁、磁电、力、光、超声和电阻应变等原理和方法。从总体上看80 年代的研究可分为传感器研制、触觉数据处理、主动触觉感知三部分，其突出特点是以传感器装置研究为中心主要面向工业自动化。 90年代对触觉传感技术的研究继续保持增长并多方向发展。按宽的分类法，有关触觉研究的文献可分为：传感技术与传感器设计、触觉图像处理、形状辨识、主动触觉感知、结构与集成。 2002年，美国科研人员在内窥镜手术的导管顶部安装触觉传感器，可检测疾病组织的刚度，根据组织柔软度施加合适的力度，保证手术操作的安全。 2008年，日本Kazuto T akashima等人设计了压电三维力触觉传感器，将其安装在机器人灵巧手指端，并建立了肝脏模拟界面，外科医生可以通过对机器人灵巧手的控制，感受肝脏病变部位的信息，进行封闭式手术。 2009年，德国菲劳恩霍夫制造技术和应用材料研究院的马库斯-梅瓦尔研制出新型触觉系统的章鱼水下机器人，可精确地感知障碍物状况，可以自动完成海底环境的勘测工作。 触觉传感器分类 机器人感知能力的技术研究中，触觉类传感器极其重要。触觉类的传感器研究有广义和狭义之分。广义的触觉包括触觉、压觉、力觉、滑觉、冷热觉等。狭义的触觉包括机械手与
机械手触觉
一种机器手抓取力度控制系统研究 录入：信息中心日期：2009年11月27日访问次数：23 一种机器手抓取力度控制系统研究 贵州大学周继冬刘龙香 指导教师：陈进军职称：高工 摘要：本文介绍了一种简易、低成本、基于声电原理的机械手用滑觉传感器,通过把物理滑动转变为电信号，再经过信号处理来获得滑动信息,其最大特点是结构简单、体积小、成本低.通过机械手的抓取试验,分析了滑动信号获取方法，试验研究表明该传感 器能够实现物体滑动检测,具有 体积小、成本低的优点。 关键词：机械手；声电原理；滑觉传感器 一．课题意义 目前国内外常用的滚轴式滑觉传感器、球形滑觉传感器、撞针式滑觉传感器对于接触面偏斜或为异型面的物体，往往不能正常工作；一般光学式滑觉传感器除了类似问题外，还要考虑其容易受到污染，对使用环境有所限制。除了上述触滑觉传感技术，近年来，国内外结合灵巧手研制，进行了各式光纤、各类功能材料或微光机电系统构成的阵列式机器人仿生皮肤。然而到目前为止，它们多数仅处于实验室的研究阶段。从实际应用角度考虑，机器人仿生皮肤虽然具有接触觉、压觉、滑觉等多种触觉传感功能，但由于其强度有限、制造工艺复杂、应用范围小以及使用成本高等方面的问题，
限制了其适用范围，特别是对于尺寸变化范围大或重量变化范围大的物体的抓取和提起方面的应用。而机器人微型多维指尖力／力矩传感器只能具有接触觉、压觉两种触觉传感功能，未能解决对滑觉传感的问题，以及大范围尺寸变化或较重物体的抓取的问题。 本项目提出一种新颖的、基于机械振动状态检测识别技术、以振动变化信号为抓取力变量的反馈量的触滑觉传感方法，研制一种力度可自动控制的机器手，实现相关传统工程机械产品更新换代，使其能在各种环境和场合，以最佳的力度抓取与提起各种形状、材料、大小和重量的物体。二．机械手的硬件实现 2.1机械手概述 本课题的机械手为运用肘关节（0 °～+90°，0°为机械手垂直位置，负表后转，正表前转），手爪（两手爪完全松开时夹角为90°，两手爪完全抓紧时夹角为40°）的电动式机械手。运用三个步进电机，一个驱动肘关节，两个驱动手爪。 2.2机械手硬件总体设计 本系统以单片机微处理器为核心，采用上位机串口控制，通过机械手驱动，实现对机械手的控制。机械手的控制过程依次为：接触目标，抓紧提起目标。接触目标，抓紧提起目标通过采集滑觉传感器的接触信号和滑动信号来实施控制。该机械手控制系统硬件的总体框图如图1： PC上位机 RS232 接口模块 单片机 A/D 存储器 模块 电平转换 机械手驱动
触觉传感器大作业
机器人触觉传感器概况 姓名：徐乾荣学号：140231 1.1背景介绍 触觉是人与外界环境直接接触时的重要感觉功能，研制满足要求的触觉传感器是机器人发展中的技术关键之一。随着微电子技术的发展和各种有机材料的出现，已经提出了多种多样的触觉传感器的研制方案，但目前大都属于实验室阶段，达到产品化的不多。 现代工业的高度自动化以及电子工业的迅猛发展，使得机器人在各领域的应用更加广泛和深入。实现机器人智能化的关键是模拟人类五官感知功能的传感器的研究设计。触觉传感技术作为实现智能机器人技术的关键因素之一，不仅仅是视觉的一种补充，它与视觉一样，都是模拟人的感觉，是实现机器人与环境直接作用的必须媒介。 1.2机器人触觉传感器国外研究现状 国外学者对机器人触觉传感技术较系统的研究开始于上世纪70年代，目前国外触觉传感技术研究已经取得很大成果。 2002年，美国科研人员在内窥镜手术的导管顶部安装触觉传感器，可检测疾病组织的刚度，根据组织柔软度施加合适的力度，保证手术操作的安全。2008年，日本Kazuto Takashima等人设计了压电三维力触觉传感器，将其安装在机器人灵巧手指端，并建立了肝脏模拟界面，外科医生可以通过对机器人灵巧手的控制，感受肝脏病变部位的信息，进行封闭式手术。2009年，德国菲劳恩霍夫制造技术和应用材料研究院的马库斯-梅瓦尔研制出新型触觉系统的章鱼水下机器人，可精确地感知障碍物状况，可以自动完成海底环境的勘测工作。 1.3机器人触觉传感器国内研究现状 国内对机器人触觉传感技术的研究起步较晚，受到客观条件的限制，在1987年国家863计划开始实施以后才加快研究步伐。在863计划的支持下，东南大学、北京理工大学，中科院合肥智能所等单位在90年代初相继开展了各有特色的研究，并取得了一定的成果。1.4触觉传感器分类 机器人感知能力的技术研究中，触觉类传感器极其重要。触觉类的传感器研究有广义和狭义之分。广义的触觉包括触觉、压觉、力觉、滑觉、冷热觉等。狭义的触觉包括机械手与对象接触面上的力感觉。从功能的角度分类，触觉传感器大致可分为接触觉传感器、力－力矩觉传感器、压觉传感器和滑觉传感器等。
机器人视觉传感器的应用
机器人视觉传感器应用 庞浜 学号19920141152889 （厦门大学物理与机电工程学院，福建厦门 361005） 摘要：传感器是自动控制特别是机器人技术中一个很重要的部分。它类似人的五感(眼、耳、鼻、舌、身)对对象物，周围环境，系统内部状态进行快速、准确的感觉、检测、识别。本译文介绍了几种类似人视觉功能的传感器(红外线传感器，视觉—位置传感器，色识别传感器)，及其原理、特点、应用及主要技术指标。在机器人发展日益成熟的今天，视觉传感器的重要作用日益显现。 关键词：视觉传感器，图像处理，机器人 Abstract:Sensor is a very important part of automatically controlled in particular robotics. It is similar to one of the five senses (eyes,ears,nose, tongue,body) to the object, the surroundings, the internal state of the system for fast, accurate feeling, detection, identification.The translation introduces several features similar to human vision sensors (infrared sensors, vision - position sensors,color recognition sensor),and its principles，characteristics,applications and main technical indicators.In today's increasingly sophisticated robot development, the important role of the visual sensor becomes increasingly obvious. 1引言 目前，在全世界的制造业中，工业机器人已经在生产中起到了越来越重要的作用。为了使机器人能够胜任更复杂的工作，机器人不但要有更好的控制系统，还需要更多地感知环境的变化。其中机器人视觉以其信息量 大、信息完整成为最重要的机器人感知功能。 机器人视觉伺服系统是机器视觉和机器人控制的有机结合，是一个非线性、强藕合的复杂系统，其内容涉及图象处理、机器人运动学和动力学、控制理论等研究领域。随着摄像设备性能价格比和计算机信息处理速度的提高，以及有关理论的日益完善，视觉伺服已具备实际应用的技术条件，相关的技术问题也成为当前研究的热点。 机器人视觉是使机器人具有视觉感知功能的系统。机器人视觉可以通过视觉传感器获取环境的一维、二维和三维图像，并通过视觉处理器进行分析和解释，进而转换为符号，让机器人能够辨识物体，并确定其位置及各种状态。机器人视觉视觉侧重于研究以应用为背景的专用视觉系统，只提供对执行某一特定任务相关的景物描述。机器人视觉硬件主要包括图像获取和视觉处理两部分，而图像获取由照明系统、视觉传感器、模拟－数字转换器和帧存储器等组成。根据功能不同，机器人视觉可分为视觉检验和视觉引导两种，广泛应用于电子、汽车、机械等工业部门和医学、军事领域。计算机视觉应用多采用光电传感器、视觉传感器或者视觉系统来实现。光电传感器结构简单，价格
双目视觉传感器系统
双目视觉传感器系统 视觉检测广泛地应用于工件的完整性、表面平整度的测量:微电子器件(IC芯片、PC板、BGA)等的自动检测;软质、易脆零部件的检测;各种模具三维形状的检测;机器人的视觉导引等。最具有吸引力的是由视觉传感器阵列组成的大型物体(如白车身)空间三维尺寸多传感器视觉检测系统。 双目视觉传感器由两台性能相同的面阵CCD摄像机组成,基于立体视差的原理,可完成视场内的所有特征点的三维测量,尤其是其它类型的视觉传感器所不能完成的测量任务,如圆孔的中心、三棱顶点位置的测量等。因此,双目视觉传感器是多传感器视觉检测系统的主要传感器之一。要实现双目视觉传感器直接测量大型物体关键点的三维测量,就必须知道传感器的内部参数(摄像机的参数)、结构参数(两摄像机间的位置关系)及传感器坐标系与检测系统的整体坐标系的关系(即全局标定)。因此,在实际测量之前,先要对摄像机进行参数标定。一般方法是,传感器被提供给整个系统使用前,就离线完成传感器的内部参数及结构参数的标定,采用一标准二维精密靶标及一维精密导轨,通过移动导轨来确定坐标系的一个坐标,通过摄像机的像面坐标及三个世界坐标的对应关系求得这些参数。 这种方法的缺点是:标定过程中,需要精确调整靶标与导轨的垂直关系,而且需多次准确移动导轨;同时标定过程的环境与实际测量的情形有差异;传感器在安装的过程中,易引起部分参数的变化,需多次的拆卸;摄像机还需进行全局标定。由此可知标定的劳动强度大,精度难以保证。本文提出了一种现场双目传感器的标定方法,只需先确定摄像机的部分不易变化的参数,其它参数在摄像机安装到整个系统后进行标定。该方法大大地减少了上述因素的影响,能得到满意的标定精度。 双目视觉测量探头由2个CCD摄像机和1个半导体激光器组成，如下图所示。
视觉传感技术的应用及工作原理
视觉传感技术的应用及工作原理 视觉传感技术是传感技术七大类中的一个，视觉传感器是指通过对摄像机拍摄到的图像进行图像处理，来计算对象物的特征量(面积、重心、长度、位置等)，并输出数据和判断结果的传感器。视觉传感器是整个机器视觉系统信息的直接来源，主要由一个或者两个图形传感器组成，有时还要配以光投射器及其他辅助设备。视觉传感器的主要功能是获取足够的机器视觉系统要处理的最原始图像。 视觉传感的工作原理 视觉源于生物界获取外部环境信息的一种方式，是自然界生物获取信息的最有效手段，是生物智能的核心组成之一。人类80%的信息都是依靠视觉获取的，基于这一启发研究人员开始为机械安装“眼睛”使得机器跟人类一样通过“看”获取外界信息，由此诞生了一门新兴学科——计算机视觉，人们通过对生物视觉系统的研究从而模仿制作机器视觉系统，尽管与人类视觉系统相差很大，但是这对传感器技术而言是突破性的进步。视觉传感器技术的实质就是图像处理技术，通过截取物体表面的信号绘制成图像从而呈现在研究人员的面前。 视觉传感器具有从一整幅图像捕获光线的数以千计的像素。图像的清晰和细腻程度通常用分辨率来衡量，以像素数量表示。在捕获图像之后，视觉传感器将其与内存中存储的基准图像进行比较，以做出分析。例如，若视觉传感器被设定为辨别正确地插有八颗螺栓的机器部件，则传感器知道应该拒收只有七颗螺栓的部件，或者螺栓未对准的部件。此外，无论该机器部件位于视场中的哪个位置，无论该部件是否在360 度范围内旋转，视觉传感器都能做出判断视觉传感技术的出现解决了其他传感器因场地大小限制或检测设备庞大而无法操作的问题，由此广受工业制造界的欢迎。 视觉传感技术包括3D视觉传感技术，3D视觉传感器具有广泛的用途，比如多媒体手机、网络摄像、数码相机、机器人视觉导航、汽车安全系统、生物医学像素分析、人机界面、虚拟现实、监控、工业检测、无线远距离传感、显微镜技术、天文观察、海洋自主导航、
机器人触觉系统的研究
机器人触觉传感技术的研究 班级：机电113 学号：110201313 姓名:钱娟摘要：机器人触觉传感技术是实现智能机器人的关键技术之一，触觉传感器是机器人与环境直接作用的必要媒介，是模仿人手使之具有接触觉、滑动觉、热觉等感知功能。首先，在深入了解各种触觉传感器设计原理和方法的基础上，利用压电原理和光电原理设计了一种体积小、结构简单、工作可靠、柔韧性好，并可同时检测触觉和滑动信号的三维力机器人触滑觉传感器。其次，对触觉传感头的压电层和结构进行有限元建模分析。最后，引入了自适应模糊控制方法，通过对滑动信号的模糊控制器设计，控制机械手与接触界面的夹持力。 关键词：机器人触觉、触觉传感器、压电原理 1.绪论 触觉是一种复合传感，通过人体表面的温度觉、力觉传感器等提供的复合信息可以识别物体的冷热、尺寸、柔软度、表面形状、表面纹理等特征，为人类感知世界提供了大量有用的信息。 在机器人领域使用触觉传感器的目的在于获取机械手与工作空间中物体接触的有关信息。例如，触觉信息可以用于物体的定位和识别以及控制机械手加在物体上的力。 2.触觉传感器的种类 触觉信息是通过传感器与目标物体的实际接触而得到的，因此，
触觉传感器的输出信号基本上是由两者接触而产生的力以及位置偏移的函数。一般来说，触觉传感器可以分为简单的接触传感器和复杂的触觉传感器。前者只能探测和周围物体的接触与否，只传递一种信息，如限位开关、接触开关等；后者不仅能够探测是否和周围物体接触，而且能够感知被探测物体的外轮廓。 1)压电式触觉传感器 压电式触觉传感器是利用晶体的压电效应进行触觉测量的触觉传感器。通常，这种传感器可以采用多个压电晶体来检测物体的表面轮廓。其工作原理是把多个压电晶体压在被测物体上，如果物体表面的高度不同，各个压电晶体的变形也不同，因此，压电晶体产生的电量和输出电压也不同，检测各压电晶体的输出电压就可以检测物体的表面轮廓。 2)压阻式阵列触觉传感器 对于开关式触觉传感器，阵列密度难以提高，阵列数增加时外接引线也是一个很大的问题。利用敏感材料和硅工艺制作的阵列触觉传感器可使阵列数及阵列密度得到很大的提高，并且减少外界引线，但这种传感器往往缺少应有的柔性，很难较通用地安装到不同形状的应用载体上。 3)成像型触觉传感器 成像型触觉传感器由若干个感知单元组成阵列结构，主要用于感知目标物体的形状。 4)超大规模集成计算传感器阵列
智能的视觉传感器技术及应用【深度解析】
智能的视觉传感器技术及应用 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、数控系统、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 视觉传感技术是传感技术七大类中的一个，视觉传感器是指：通过对摄像机拍摄到的图像进行图像处理，来计算对象物的特征量（面积、重心、长度、位置等），并输出数据和判断结果的传感器。 一、视觉传感器概述 视觉传感技术是传感技术七大类中的一个，视觉传感器是指：通过对摄像机拍摄到的图像进行图像处理，来计算对象物的特征量（面积、重心、长度、位置等），并输出数据和判断结果的传感器。 二、分类 1、3D视觉传感技术 3D视觉传感器具有广泛的用途，比如多媒体手机、网络摄像、数码相机、机器人视觉导航、汽车安全系统、生物医学像素分析、人机界面、虚拟现实、监控、工业
检测、无线远距离传感、显微镜技术、天文观察、海洋自主导航、科学仪器等等。这些不同的应用均是基于3D视觉图像传感器技术。特别是3D影像技术在工业控制、汽车自主导航中具有急迫的应用。 2、智能视觉传感技术 智能视觉传感技术下的智能视觉传感器也称智能相机，是近年来机器视觉领域发展最快的一项新技术。智能相机是一个兼具图像采集、图像处理和信息传递功能的小型机器视觉系统，是一种嵌入式计算机视觉系统。它将图像传感器、数字处理器、通讯模块和其他外设集成到一个单一的相机内，由于这种一体化的设计，可降低系统的复杂度，并提高可靠性。同时系统尺寸大大缩小，拓宽了视觉技术的应用领域。 智能视觉传感器的易学、易用、易维护、安装方便，可在短期内构建起可靠而有效的视觉检测系统等优点使得这项技术得到飞速的发展。 三、视觉传感技术的实现基础 视觉传感器的图像采集单元主要由CCD/CMOS像机、光学系统、照明系统和图像采集卡组成，将光学影像转换成数字图像，传递给图像处理单元。通常使用的图像传感器件主要有CCD图像传感器和CMOS图像传感器两种。下面将介绍两种传感器的实现原理及优缺点。 类别CCD CMOS 生产线专用通用 成本高低