机器人传感器相关知识简介
机器人传感器知识要点梳理
机器人传感器知识要点梳理机器人传感器是指机器人系统中用于感知和获取外部环境信息的装置。
传感器的准确使用和理解对于机器人设计和应用至关重要。
本文将从机器人传感器的分类、原理和常用技术等方面进行梳理，以帮助读者更好地理解和应用机器人传感器。
一、机器人传感器的分类机器人传感器可以根据其感知的信息类型、工作原理和应用环境等因素进行分类。
在这里，我将介绍几种常见的机器人传感器分类方式。
1. 按照感知的信息类型分类：1.1 触觉传感器：用于感知机器人与物体之间的接触力、接触面积和物体形状等信息。
常见的触觉传感器包括压力传感器、力传感器和力敏电阻。
1.2 视觉传感器：用于感知机器人周围的可见光图像信息，例如拍摄照片、识别物体和人脸等。
常见的视觉传感器包括摄像头、光电传感器和图像传感器。
1.3 声音传感器：用于感知机器人周围的声音和音频信息。
常见的声音传感器包括麦克风和声波传感器。
1.4 温度传感器：用于感知机器人周围的温度信息。
常见的温度传感器包括热电偶和温度传感器芯片。
1.5 其他传感器：还有其他类型的传感器，例如气体传感器、湿度传感器和加速度传感器等。
2. 按照工作原理分类：2.1 主动传感器：主动传感器是指能主动产生电磁、声、光等信号并获取反馈的传感器。
例如雷达传感器和激光传感器等。
2.2 被动传感器：被动传感器是指根据周围环境的变化对外部物理量进行感知的传感器。
例如光电传感器、温度传感器和湿度传感器等。
3. 按照应用环境分类：3.1 室内传感器：主要应用于室内环境的机器人，例如家庭服务机器人、工业机器人和教育机器人等。
3.2 室外传感器：主要应用于室外环境的机器人，例如农业机器人、勘探机器人和航空航天机器人等。
二、机器人传感器的工作原理了解机器人传感器的工作原理对于正确选择和使用传感器至关重要。
在这一部分，我们将重点介绍几种常见的机器人传感器工作原理。
1. 光电传感器：光电传感器工作原理基于光敏元件的光电效应。
扫地机器人传感器简介
光电编码器是扫地机器人上的位置和速度检测的传 感器，扫地机器人上的光电编码器通过减速器和驱 动轮的驱动电机同轴相连，并以增量式编码的方式 记录驱动电机旋转角度对应的脉冲。由于光电编码 器和驱动轮同步旋转，利用码盘、减速器、电机和 驱动轮之间的物理参数，可将检测到的脉冲数转换 成驱动轮旋转的角度，即机器人相对于某一参考点 的瞬时位置，这就是所谓的里程计。光电编码器已 经成为在电机驱动内部、轮轴，或在操纵机构上测 量角速度和位置的最普遍的装置。因为光电编码器 是本体感受式的传感器，在机器人参考框架中，它 的位置估计扫地机器人的回充传感器位于扫地机器人正前方，由4组
红外接收器组成，可以精准锁定充电座指引信号，大幅度
提升回充效率。扫地机器人所带电池容量有限，所以就需
要在电量低时自动返回充电基座进行充电再返回原位置继
续打扫。当电量低于限定值时，控制器会向红外线发射器
01
发送信号，红外线发射器向四周发射红外线。充电基座安
电子罗盘
电子罗盘是利用地磁场，检测电子罗盘模块相对于地磁场方向的偏转角度的传感器。 电子罗盘模块是由高可靠性的磁性传感器及驱动芯片组成，集成度非常高，实现了 高可靠性、高精度、强抗磁场干扰的数码电子罗盘功能。电子罗盘模块有两个磁性 传感器和一个驱动芯片构成。磁性传感器里面包含一个LR振荡电路，当磁性传感器 与地球磁感线平行方向夹角发生变化时，LR振荡电路的磁感应系数也会发生变化。 驱动芯片通过磁性传感器磁感应系数的变化可以计算出磁性传感器与地球磁感线之 间的夹角，驱动芯片可以连接三个磁性传感器，这三个磁性传感器方向互为垂直， 这样就可以测量在三维方向上与地球磁感线的夹角，从而得到当前的三维方向。电 子指南针模组只要得到水平方向上与地球磁感线的夹角就可以测得方向。
乐高基础知识 机器人传感器
NXT
光传感器
超声波传感器
从环境读取光的强度 读取反射值从红外发光二 级管 红外发光管是可以关掉的
声音传感器
触碰传感器
感觉距离
识别物体 识别运动
测量分贝DB和调整分倍DBA 识别声音 识别音调
与现用的触动 传感很象,区别 在于十字的孔
认识伺服电机
伺服电机定义: 在伺服系统中控制机 械元件运转的发动机。是一种补助马达间 接变速装置;可使控制速度,位置精度非常 准确。将电压信号转化为转矩和转速以驱
动控制对象。
交互式伺服电机
综合了角度传感器,可以精确地测量速度和距离. 允许马达精确地控制 ---当你的机器人移动时,马达速度会一致 ---1度的控制精度 乐高技术孔使得搭建模型非常地简单
简易机器人制作
机器人传感器
人通过五官感知外部环境的各种信息并传
递到大脑，大脑综合分析判断各种信息后输出 控制信号去控制肢体作出相应的动作和反应。 简易机器人的电子控制系统也与人类似，它通 过各种传感器感知外部信息后传递到单片机， 单片机处理后输出相应控制信号去控制相应的 执行机构作出反应。
简易机器人 常用传感器
触碰传感器 光电传感器 声音传感器 超声波传感器 角度传感器
……五官与传感器源自感觉 视觉 听觉 触觉 温度
器官 相关物理量
对应传感器
眼
可视光
光电传感器、颜色传感器、视频 采集器等
耳 声波、振动
声音传感器、麦克风等
手指、 皮肤
压力
触碰传感器
皮肤 辐射、温度
温度传感器
嗅觉
鼻
气味
气体传感器
味觉
舌
离子检测器
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。
工业机器人技术 内部传感器
接口
分辨率
可靠性 精度和重复精度
知识准备
一、工业机器人传感器的要求
视频 工业机器人传感器的要求
知识准备
二、内部传感器
内部传感器装在机器人本体上，是用于测量机器人自身状态 的功能元件。具体检测的对象有关节的线位移、角位移等几何量， 速度、加速度、角速度等运动量，倾斜角和振动等物理量。
内部传感器常用于控制系统中，作为反馈元件，检测机器 人自身的各种状态参数，如关节运动的位置、速度、加速度、力 和力矩等。因此，内部传感器主要包括位移、速度及加速度传感 器。
在工业中，根据不同的应用对像，通常可选择分辨率 为500～6000PPR的增量式光电编码器，最高可以达到几万 PPR。
知识准备
二、内部传感器
3.1增量式光电编码器
增量式光电编码器在工业机器人中既可以 用来作为位置传感器测量关节相对位置，又可以 作为速度传感器测量关节速度。
作为速度传感器时，既可以在模拟方式下使 用，又可以在数字方式下使用。
在应用时，机器人的关节轴与传感器的旋 转轴相连，根据测量的输出电压的数值，即可 计算出关节对应的旋转角度。
角位移型
知识准备
二、内部传感器
电位器式传感器结构简单，性能稳定，使用方便，这种传 感器不会因为失电而丢失其已获得的信息。当电源因故断开时， 电位器的触点将保持原来的位置不变；只要重新接通电源，原 有的位置信号就会重新出现。
三轴加速度传感器实物图
任务实施
请同学们根据资料、视频内容填写相关工作页！
主题讨论
讨论问题
工业机器人传感器的要求？ 内部传感器的用途、种类？ 常用内部传感器的工作原理？
小结
通过前面内容的学习同学们了解了工业机器人传感器的要求； 知 道内部传感器的用途、种类；知道常用内部传感器的工作原理。为 机器人的应用打下了基础。
常用机器人传感器介绍教案
第五章第二节《常用机器人传感器介绍》【教学目标】：1．知识与技能目标（1）了解机器人传感器的定义及重要作用。
（2）掌握机器人传感器的分类，了解其工作原理。
2．过程与方法目标（1）通过对比探索与讨论，理解机器人传感器的作用及工作原理。
（2）通过归纳总结，引导学生自主思考等方式掌握机器人传感器的分类。
3.情感态度与价值观目标（1）通过了解机器人在生活中的应用，激发学生学习机器人课程的兴趣。
（2）在探究过程中，激发学生提升信息技术能力，创新科技的爱国热忱。
【教学重点】：了解机器人传感器的定义、分类及其作用。
【教学难点】：了解机器人传感器的工作原理。
【课时】：1课时【教学过程】：一、设计情景，导入新课同学们，思考一下，人类是如何感知外界信息的呢？那机器人又是如何感知的呢？让学生观看《终结者》片段，讨论教师提出的问题，并且引出本节课的内容：机器人外部传感器就是具有类似人类五官的感知能力的传感器，那它具体可以分成什么类型的传感器呢？我们一起来学习一下。
二、探索新知（一）机器人传感器的定义让学生阅读书上111页的内容，并且与同学讨论机器人传感器可以分为几类，并且归纳机器人传感器的定义。
（二）机器人传感器的分类1.触碰传感器1找学生去按电灯的开关，让他们感受开关打开和关闭时电灯的变化，让他们充分了解触碰传感器的作用是接触和释放，知道触碰传感器可以侦测到单个或多个按钮的压力，并把报告返回控制中心。
2.光电传感器为学生播放烟尘浊度监测仪的工作原理，并且让学生讨论烟尘浊度监测仪是依据什么原理工作的，尝试自己归纳出光电传感器的定义，并思考光电传感器还可以应用到哪些场景中。
3.超声波传感器为学生播放倒车雷达工作的景象，并通过结合看书了解超声波传感器在生活中的应用。
4.声音传感器让学生们在自己的电脑上玩《八分音符酱》这个小游戏，让他们通过自己的声音大小来控制游戏中的小人行走、跳跃，从而过关，切身实际的感受声音传感器的作用。
苏科版-信息技术-六年级下册-知识讲解：机器人传感器
机器人传感器根据检测对象的不同可分为内部传感器和外部传感器。
a.内部传感器：用来检测机器人本身状态（如手臂间角度）的传感器。
多为检测位置和角度的传感器。
b.外部传感器：用来检测机器人所处环境（如是什么物体，离物体的距离有多远等）及状况（如抓取的物体是否滑落）的传感器。
具体有物体识别传感器、物体探伤传感器、接近觉传感器、距离传感器、力觉传感器，听觉传感器等。
具体有：（1）明暗觉检测内容：是否有光，亮度多少应用目的：判断有无对象，并得到定量结果传感器件：光敏管、光电断续器（2）色觉检测内容：对象的色彩及浓度应用目的：利用颜色识别对象的场合传感器件：彩色摄像机、滤波器、彩色CCD（3）位置觉检测内容：物体的位置、角度、距离应用目的：物体空间位置、判断物体移动传感器件：光敏阵列、CCD等（4）形状觉检测内容：物体的外形应用目的：提取物体轮廓及固有特征，识别物体传感器件：光敏阵列、CCD等（5）接触觉检测内容：与对象是否接触，接触的位置应用目的：确定对象位置，识别对象形态，控制速度，安全保障，异常停止，寻径传感器件：光电传感器、微动开关、薄膜特点、压敏高分子材料（6）压觉检测内容：对物体的压力、握力、压力分布应用目的：控制握力，识别握持物，测量物体弹性传感器件：压电元件、导电橡胶、压敏高分子材料（7）力觉检测内容：机器人有关部件（如手指）所受外力及转矩应用目的：控制手腕移动，伺服控制，正解完成作业传感器件：应变片、导电橡胶（8）接近觉检测内容：对象物是否接近，接近距离，对象面的倾斜应用目的：控制位置，寻径，安全保障，异常停止传感器件：光传感器、气压传感器、超声波传感器、电涡流传感器、霍尔传感器（9）滑觉检测内容：垂直握持面方向物体的位移，重力引起的变形应用目的：修正握力，防止打滑，判断物体重量及表面状态传感器件：球形接点式、光电旋转传感器、角编码器、振动检测器。
机器人传感器系统知识要点梳理
机器人传感器系统知识要点梳理传感器是机器人感知和理解外部环境的关键组成部分。
通过传感器，机器人可以接收来自环境的信息，并根据这些信息做出决策和行动。
本文将对机器人传感器系统的知识要点进行梳理，包括传感器的种类、工作原理、应用领域等方面。
一、传感器的种类1. 距离传感器：用于测量机器人与周围物体之间的距离，例如超声波传感器、激光雷达等。
2. 视觉传感器：用于获取图像和视觉信息，例如摄像头、光电传感器等。
3. 接触传感器：用于检测机器人与其他物体之间的接触力和接触状态，例如力传感器、触摸传感器等。
4. 姿态传感器：用于测量机器人的姿态和方向，例如陀螺仪、加速度计等。
5. 温度传感器：用于测量环境温度和物体温度，例如温度传感器、红外线传感器等。
6. 气体传感器：用于检测环境中的气体浓度和组成，例如气体传感器、挥发性有机物传感器等。
7. 声音传感器：用于接收和分析声音信号，例如麦克风、声波传感器等。
二、传感器的工作原理不同种类的传感器采用不同的工作原理，下面以几种常见的传感器为例进行说明。
1. 超声波传感器：利用超声波的声波特性，在发射器和接收器之间测量传播时间来计算距离。
2. 激光雷达：利用激光束的特性，通过测量激光束发射和接收之间的时间差来计算距离。
3. 摄像头：通过图像采集和图像处理技术，获取环境中的视觉信息。
4. 力传感器：利用张力应变计或应变片等装置，测量受力物体的应力变化，从而得到力的大小。
5. 陀螺仪：基于角动量守恒原理，利用旋转部件的角动量变化来测量机器人的角速度和角位移。
6. 温度传感器：通过测量物体的热量变化来计算温度，可以使用热电偶、热敏电阻等传感器。
7. 气体传感器：根据环境中的气体浓度和化学反应，利用电化学或光学技术来测量气体的组成和浓度。
三、传感器系统的应用领域机器人传感器系统广泛应用于多个领域，以下列举几个常见的应用场景。
1. 工业制造：机械臂利用视觉传感器来精确定位和抓取物体，传感器系统还能用于检测产品质量等。
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第二篇 第一章 机器人传感器相关知识简介
第一章 机器人传感器相关知识简介
概述 机器人（Robot）是自动执行工作的机器装 置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编 排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原 则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的 工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。 它是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料 和仿生学的产物。在工业、医学、农业、建筑业 甚至军事等领域中均有重要用途。
接近程度 接近距离 倾斜度
声音 超声
气体成分 气体浓度
味道
传感器装置 面阵 CCD、SSPD、TV 摄像机 激光、超声测距 PSD、线阵 CCD 面阵 CCD 光电管、光敏电阻 色敏传感器、彩色 TV 摄像机 微型开关、光电传感器 应变片、半导体压力元件 应变片、负载单元 导电橡胶、感压高分子元件 应变片、半导体感压元件 压阻元件、转矩传感器 光电编码器、光纤
路径搜索、控制，避障
平衡，位置控制
语音识别、人机对话
移动控制
气体传感器、射线传感器
化学成分分析
离子敏传感器、ph 计
化学成分分析
From SYSU
附图 ：机器人常用传感器位置示意图
From SYSU
光敏元件、激光 光敏元件 超声换能器、电感式传感器
麦克风 超声波换能器
应
用
物体识别、判断
移动控制
位置决定、控制
检查，异常检测
判断对象有无
物料识别，颜色选择
控制速度、位置，姿态确定
控制握力，识别握持物体
ห้องสมุดไป่ตู้
张力控制，指压控制
姿态、形状判别
装配力控制
控制手腕，伺服控制双向力
修正握力，测量重量或表面特征
作业程序控制
From SYSU
常见机器人传感器分类
一 机器人运动传感器 二 机器人测量传感器 三 机器人仿生传感器
From SYSU
表1 常见机器人传感器的检测对象和实际应用汇总。
传感器 视觉 Vision
触觉 Haptic
接近觉 听觉 嗅觉 味觉
检测对象 空间形状 距离 物体位置 表面形态 光亮度 物体颜色 接触 握力 负荷 压力大小 压力分布 力矩 滑动