工业机器人传感器
工业机器人内部传感器
根据码盘上透光区域与不透光区域分布的不同，光电编码器又可分为 相对式（增量式）和绝对式两种类型。
1）相对式光电编码器
测量旋转运动最常见的传感器是相对式光电编码器，其圆形码盘（见图4-9）上的 透光区与不透光区相互间隔，均匀分布在码盘边缘，分布密度决定测量的解析度。在 码盘两边分别装有光源及光敏元件。
1.2 速度传感器
1．测速发电机
测速发电机是一种模拟式速度传感器，它实际上是一台小型永磁式直流发电机，其 结构原理如图4-13所示。
图4-13 直流输出测速发电机结构原理图
当通过线圈的磁通量恒定时，位于磁场中的线圈旋转使线圈两端产生的电压 u（感应电动势） 与线圈（转子）的转速 成正比，即
u A
1）模拟方式
在模拟方式下，必须有一个频率/电压（F/V）变换器，用来将编码器测得的脉冲 频率转换成与速度成正比的模拟电压，其原理如图4-14所示。F/V变换器必须有良好 的零输入、零输出特性和较小的温度漂移才能满足测试要求。
图4-14 模拟方式的相对式光电编码器测速
2）数ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ方式
数字方式测速是利用数学方式通过计算软件计算出速度。角速度是转角对时间的一阶导数，
工业机器人基础
工业机器人内部传感器
1.1 位移传感器
1．电位器式位移传感器
电位器式位移传感器一般用于测量工业机器人的关节线位移和角位移，是 位置反馈控制中必不可少的元件，它可将机械的直线位移或角位移输入量转 换为与其成一定函数关系的电阻或电压输出。
电位器式位移传感器主要由电阻元件、骨架及电刷等组成。根据滑动 触头·运动方式的不同，电位器式位移传感器分为直线型和旋转型两种。
式中，A 为常数。
工业机器人对传感器的一般要求
工业机器人对传感器的一般要求
首先，工业机器人的传感器必须具有高精度的测量能力和快速反应能力，能够实时检测机器人的状态和运动状况，以便及时修改机器人的动作参数，满足机器人工作精度要求。
其次，传感器必须具有良好的稳定性，耐冲击，耐高温等特性，能够承受工业环境的变化，并能够在变化的环境中保持精度和准确性。
此外，从安全角度出发，工业机器人的传感器应具有自我保护和防护能力，防止误操作和意外感应等，以防止发生意外伤害或损坏的可能性。
最后，工业机器人的传感器应具有耐磨性，寿命长，使用成本低，更换成本低等特点，可以大大降低整机的使用成本，提高机器人的使用效率。
机器人技术基础课件第六章 机器人传感器
物理量
电量
目前，传感器转换后的信号大多为电信号。 因而从狭义上讲，传感器是把外界输入的非电信 号转换成电信号的装置。
6.1 机器人传感器概述
6.1.1 传感器的基本概念
2、传感器的组成
传感器一般由敏感元件、转换部分组成
基
被 测 量
敏 感 元 件
转 换 元 件
本 转 换 电
电 信 号
路
6.1 机器人传感器概述
6.2 内传感器
增量式编码器
6.2.1 位移（位置）传感器
（1）信号性质
输出信号为一串脉冲，每一个脉
冲对应一个分辨角，对脉冲进行计 数N，就是对 的累加，即，角位移 ＝N。
如： ＝0.352，脉冲N＝1000，
则：
＝ 0.352×1000＝ 352
增量式编码器的信号性质
6.2 内传感器
增量式编码器
6.2 内传感器
6.2.1 位移（位置）传感器
2、光电编码器
光电编码器是角度（角速度）检测装置，通过光 电转换，将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲 数字量的传感器。具有体积小，精度高，工作可靠 等优点，应用广泛。
编码器
6.2 内传感器
6.2.1 位移（位置）传感器
2、光电编码器
轴式
套式
电信号
二进制编码
• 满足机器人控制的要求 • 满足机器人自身安全和机器人使用者的安全性要求
6.1 机器人传感器概述
6.1.4 机器人传感器的分类
1)按被测物理量分类 常见的被测物理量
机械量:长度,厚度,位移,速度,加速度, 旋转角,转数,质量,重量,力,力矩;
热工量:温度、热量、比热容、热流、 热 分布、压力（压强）、压差、真空度、流 量、流速、物位、 液位、界面、噪声
简述工业机器人传感器的作用
工业机器人传感器的作用1. 简介工业机器人传感器是用于感知和获取环境信息的设备，它们能够帮助工业机器人实现精准的定位、避障、检测和控制等功能。
传感器在工业机器人系统中起着至关重要的作用，它们能够使机器人具备感知能力，从而能够更好地适应复杂多变的工作环境。
本文将详细介绍工业机器人传感器的作用，包括定位传感器、力传感器、视觉传感器、接触传感器和温度传感器等。
2. 定位传感器定位传感器是工业机器人中常用的传感器之一，它能够帮助机器人准确地定位自身的位置，以便实现精确的运动控制。
常见的定位传感器包括编码器、惯性测量单元（IMU）和全球定位系统（GPS）等。
•编码器：编码器能够测量机器人关节的角度或位置，通过将测量值与预设值进行比较，可以实现机器人的运动控制和定位。
•IMU：IMU是一种集成了加速度计、陀螺仪和磁力计等传感器的设备，它能够测量机器人的加速度、角速度和方向等信息，从而实现机器人的姿态估计和运动控制。
•GPS：GPS是一种全球定位系统，能够通过卫星信号定位机器人的位置，广泛应用于需要室外定位的工业机器人。
定位传感器能够使工业机器人实现高精度的定位和运动控制，提高工作效率和精度。
3. 力传感器力传感器是用于测量机器人与外界物体之间的力或压力的传感器，它能够帮助机器人实现精确的力控制和力检测。
常见的力传感器包括压电传感器、应变传感器和力/扭矩传感器等。
•压电传感器：压电传感器能够将受力转化为电信号，通过测量电信号的变化，可以得到机器人与外界物体之间的压力信息。
•应变传感器：应变传感器能够测量物体受力后的应变变化，通过测量应变的大小，可以得到机器人与外界物体之间的力信息。
•力/扭矩传感器：力/扭矩传感器能够测量机器人施加在外界物体上的力和扭矩，从而实现力控制和力检测。
力传感器能够使工业机器人具备对外界物体的感知和控制能力，实现精确的力控制和力检测。
4. 视觉传感器视觉传感器是工业机器人中常用的传感器之一，它能够帮助机器人获取环境的视觉信息，实现目标识别、物体定位和视觉导航等功能。
常见的工业机器人传感器类型和作用介绍
常见的工业机器人传感器类型和作用介绍工业机器人是现代工业生产中的重要设备，它可以自动完成各种工艺操作，提高生产效率和质量。
而机器人要实现自主操作和与环境的交互，就必须依赖传感器来获取各种信息。
下面将介绍一些常见的工业机器人传感器类型及其作用。
1.视觉传感器：视觉传感器是机器人中应用最广泛的传感器之一，可以帮助机器人获取周围环境的图像信息，实现目标识别、位置定位、检测等功能。
常见的视觉传感器包括CCD相机、CMOS相机等，其分辨率越高，精度越高。
2.力传感器：力传感器可以测量机器人与周围环境之间的力和力矩，实现精确控制和操作。
常见的力传感器有电容式、压阻式、电感式等，可以应用于装配、抓取、力控处置等任务。
3.距离传感器：距离传感器可以测量机器人与物体之间的距离，实现避障、定位等功能。
常见的距离传感器包括激光传感器、超声波传感器、红外线传感器等，可以用于测距、测量高度等任务。
4.光电传感器：光电传感器可以检测物体的存在、颜色、形状等特性，实现物体识别、分类、定位等功能。
常见的光电传感器有光电开关、光幕、光电编码器等，可以应用于自动分拣、装配等任务。
5.温度传感器：温度传感器可以测量机器人周围环境的温度变化，实现温度控制、安全保护等功能。
常见的温度传感器包括热敏电阻、热电偶等，可以用于焊接、烤箱等工作环境中。
6.声音传感器：声音传感器可以检测周围环境中的声音，实现语音交互、声音控制等功能。
常见的声音传感器有麦克风、声纳等，可以应用于机器人导航、语音识别等任务。
7.气体传感器：气体传感器可以检测周围环境中的气体浓度和成分，实现气体分析、安全监测等功能。
常见的气体传感器有气体传感电阻、气体传感器阵列等，可以应用于有害气体探测、环境监测等任务。
8.触摸传感器：触摸传感器可以感知机器人与物体接触的力和位置，实现精确控制和安全保护。
常见的触摸传感器有电容触摸传感器、压阻触摸传感器等，可以用于装配、物体操纵等任务。
简述工业机器人内部传感器的分类和原理
工业机器人内部传感器的分类和原理一、引言工业机器人是一种能够自动执行各种任务的可编程装置，常用于组装、焊接、搬运等工业生产过程中。
为了能够准确、安全地完成任务，工业机器人内部配备了一系列传感器，用于感知周围环境和自身状态。
本文将介绍工业机器人内部传感器的分类和原理。
二、传感器的分类根据传感器的功能和原理，可以将工业机器人内部传感器分为以下几类：1. 位置传感器位置传感器用于测量机器人在三维空间中的位置和姿态。
常见的位置传感器包括激光测距传感器、光电开关和编码器等。
•激光测距传感器：利用激光束发射器和接收器进行测距，通过测量激光束的往返时间来计算距离。
激光测距传感器具有高精度和长测距范围等优点，常用于工业机器人的精确定位。
•光电开关：利用光电效应，测量光线的遮挡情况。
通过光电开关可以检测物体的存在和位置，常用于机器人的末端效应器控制。
•编码器：通过测量电机转子的旋转角度，确定机器人的位置。
编码器可以直接安装在机器人的关节上，或者通过传动装置间接测量，用于机器人的运动控制和位置反馈。
2. 接触传感器接触传感器用于检测机器人与物体之间的接触力和接触位置。
常见的接触传感器包括力敏电阻、压电传感器和光纤传感器等。
•力敏电阻：利用电阻值与受力之间的关系，测量接触力的大小。
力敏电阻可以分布在机器人的末端效应器上，实时监测与工件的接触力，用于力控制任务。
•压电传感器：利用材料的压电效应，将压力转化为电信号。
压电传感器可以测量接触力的大小和变化情况，常用于机器人的触摸感应和力控制。
•光纤传感器：通过光纤的折射和反射，测量机器人与物体之间的距离和接触位置。
光纤传感器具有高精度和快速响应的特点，常用于机器人的微小力控制和物体定位。
3. 视觉传感器视觉传感器用于获取机器人周围环境的图像信息，实现图像识别和目标跟踪等功能。
常见的视觉传感器包括摄像头、3D视觉传感器和红外传感器等。
•摄像头：通过光学镜头和图像传感器，捕捉机器人周围环境的图像。
传感器在工业机器人的应用
传感器在工业机器人的应用
传感器在工业机器人的应用非常广泛。
以下是一些常见的应用：
1. 位置传感器：工业机器人通常需要知道自己的位置和姿态。
位置传感器可以提供关节角度、关节位置、机械手的末端位置等信息。
2. 力传感器：工业机器人可能需要根据不同的任务调整自己的力量。
力传感器可以测量机器人与工件之间的力量，并帮助机器人调整自己的姿态和力量。
3. 视觉传感器：工业机器人通常需要“看”工作区域和工件以执行任务。
视觉传感器可以帮助机器人检测工件的位置、形状和颜色，以便进行精确的操作。
4. 激光测距传感器：激光测距传感器可以测量机器人到工件的距离，帮助机器人避免碰撞和进行精确定位。
5. 温度传感器：工业机器人可能需要监测温度以防止过热或过冷。
温度传感器可以帮助机器人监测环境温度和机器人自身的温度。
6. 气体传感器：工业机器人可能需要检测有害气体或环境气体。
气体传感器可以帮助机器人监测气体浓度，以确保工作环境安全。
除了以上列举的传感器，还有许多其他类型的传感器可以用于
工业机器人，具体取决于机器人所执行的任务和应用。
这些传感器的应用可以提高机器人的精度、安全性和效率，使其更加智能化和自主化。
工业机器人外部传感器
图4-27 超声波式接近觉传感器工作原理图
被测距离L有：
L VT 2
1.4 视觉传感器
1．视觉传感器概述
视觉传感器又称为摄像管，它是采用光电转换原理摄取平面光学图像，并 使其转换为电子图像信号的器件。
视觉传感器必须具备两个作用：一是将光信号转换为电信号；二 是将平面图像上的像素进行点阵取样，并把这些像素按时间取出。
视觉传感器在工业机器人中的应用类型大致可以分为三类，即视 觉检验、视觉导引和过程控制；其应用领域包括电子工业、汽车工 业、航空工业以及食品和制药等。
2．光导摄像管
如图4-29（a）所示，光导摄像管外面有一圆柱形玻璃外壳2，内部有位于一端 的电子枪7以及位于另一端的屏幕1和光敏层3。加在线圈6，9上的电压将电子束聚 焦并使其偏转。偏转电路驱使电子束对光敏层的内表面扫描以便“读取”图像。
图4-24 振动式滑觉传感器
1.3 接近觉传感器
接近觉传感器是工业机器人用来探测自身与周围物体之间相对位置或距离的一 种传感器，它探测的距离一般在几毫米到十几厘米之间。接近觉传感器按照转换原 理的不同，可分为电涡流式、光纤式和超声波式等类型。
1．电涡流式接近觉传感器
当导体在一个不均匀的磁场中运动或处于一个交变磁场中时，其 内部便会产生感应电流。这种感应电流称为电涡流，这一现象称为电 涡流现象，电涡流式接近觉传感器便是利用这一原理制作的。
（a）结构
（b）电子束扫描方式 图4-29 光导摄像管
1—屏幕；2—玻璃外壳；3—光敏层；4—网格；5—电子束； 6—光束聚焦线圈；7—电子枪；8—引脚；9—光束偏转线圈
3．CCD传感器
CCD传感器与一般摄像管相比，具有重量轻、体积小、寿命长、功耗低等优点， 它使用一种高感光度的半导体材料制成，能将光线转变成电荷，通过模/数转换器 转换成数字信号。数字信号经过压缩以后的数据传输至计算机，并借助于计算机的 处理手段，根据任务需要反馈给执行器。