工业机器人外部传感器
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。
简述内外部传感器主要的用途
简述内外部传感器主要的用途
一、内传感器的用途
工业机器人内部的传感器可以检测机器人的状态和环境，用来保障机器人操作的安全性。
主要包括以下几个方面：
1.位置传感器：用来检测机器人的位置和姿态信息，包括关节位置和末端执行器位姿，保证机器人的动作精度和稳定性。
2.力传感器：常用于机器人的末端执行器，用来测量机器人末端执行器施加在物体上的力和力矩的大小和方向，从而保证机器人操作的准确性和稳定性。
3.急停开关：在机器人发生异常情况时，急停开关可以迅速停止机器人的运动，保护机器人和操作者的安全。
4.碰撞检测器：用来检测机器人与周围环境的碰撞情况，一旦发现机器人与周围环境发生碰撞，可以迅速停止机器人的运动，防止机器人损坏或造成事故。
二、外传感器的用途
工业机器人外部的传感器主要用来感知周围环境，提高机器人的操作精度和适应性，主要包括以下几个方面：
1.视觉传感器：主要用来感知机器人周围的视觉信息，包括识别物体的大小、位置、方向等。
2.激光雷达：用于三维重建机器人周围的环境结构，提供机器人感知环境和导航的信息。
3.力传感器：常用于机器人的基座和末端执行器，用来感知机器人和环境的碰撞力，并能根据力的大小和方向调整机器人移动的方向和速度。
4.温度和湿度传感器：用来感知机器人周围环境的温度和湿度情况，从而适应不同的环境工作或调整机器人的运行参数。
总之，工业机器人内外传感器的作用是保障机器人工作安全和提高生产效率，它们的使用不仅可以减少机器人和操作者的风险，还可提高机器人的操作精度和适应性，适应不同的生产环境和任务需求。
工业机器人考试问答题(ABB)
工业机器人考试问答题（ABB）1、为什么在示教机器人坐标前要建立自己的工件坐标系和工具坐标系？①建立工件坐标系有两个好处：1）方便我们在机器人线性运行时，按照我们自己建的坐标系的方向做线性运动，而不拘泥于系统提供的基坐标系和世界坐标系这几种固定的坐标系。
2）当工作台面与机器人之间的位置发生相对移动时，只需要更新工件坐标系，即可不需要重新示教机器人轨迹，从而很方便的实现轨迹的纠正。
②建立工具坐标系也有两个好处：1）方便我们在做机器人重定位旋转时，可以很方便的让机器人绕着我们定义的点做空间旋转，从而很方便的把机器人调整到我们需要的姿态。
2）更换工具时，只要按照第一个工具做TCP的方法重新做一下心得TCP，即可不需要重新示教机器人轨迹，从而很方便的实现轨迹的纠正。
2、如果机器人SMB电池提示快没电了，如何保证更换电池后机器人的零位与更换电池前一样？或者说不用重新示教零位？在更换电池前，先运行一下指令：MoveABSJ PzonePOS，v100，fine，tool0;其中PzonePOS是机器人六个轴都为0的位置，这样机器人就停在了零位，然后关机更换电池。
换完电池后，立即更新转数计数器，这样就保证了前后两次的零位几乎一样。
3、零点标定的目的是什么？只有在机器人得到充分和正确标定零点时，他的使用效果才会最好。
因为只有这样，机器人才能达到它最高的点精度和轨迹精度，或者完全能够以编程设定的动作运动。
4、请给出机械零位时所有6根轴的角度？六个轴都为0°。
5、修正或更改了编程的点后必须注意什么？重新执行运行该条指令，确定是否是正确的。
6、用哪个指令才能退出无限循坏？Exitcycle7、一个程序必须符合哪些要求？模块只有一个main主程序。
8、在使用注释时必须注意些什么？程序员必须注意更新注释的时效性，使其保持最新状态。
9、什么情况下要做备份？1）新机器第一次上电后。
2）在做任何修改之前。
3）修改完程序和参数之后。
工业机器人技术与应用练习题(附参考答案)
工业机器人技术与应用练习题（附参考答案）一、判断题（共100题，每题1分，共100分）1.在标准配置中，I/O电源由内部电源给定，约1.5A的DC24V的内部电源可供输入/输出控制使用。
使用中若超出 1.5A电流时，应使用24V的外部电源。
A、正确B、错误正确答案：A2.液压传动的工作原理是帕斯卡定律。
A、正确B、错误正确答案：A3.机械位移传感器是用来测量位移、距离、位置、尺寸等几何量的一种传感器。
A、正确B、错误正确答案：B4.ABB 机器人DSQC651标准板提供8个数字输入信号，地址范围是0-7。
A、正确B、错误正确答案：A5.2：1是缩小比例。
A、正确B、错误正确答案：B6.对称三相Y接法电路，线电压最大值是相电压有效值的3倍。
A、正确B、错误正确答案：B7.换向阀靠近弹簧一侧的方框(位)为常态。
A、正确B、错误正确答案：A8.安装线槽时必须使用至少两个带垫圈的螺丝。
A、正确B、错误正确答案：A9.直流伺服电机的调节特性：是指转矩恒定时，电动机的转速随控制电压变化的关系。
A、正确B、错误正确答案：A10.ABB标准I0板DSCQ651为8入8出的数字板，并且8个输出为继电器输出。
A、正确B、错误正确答案：B11.直⾓坐标机器⾓的⾓作范围为圆柱形状。
A、正确B、错误正确答案：B12.液压系统的工作压力决定于外负载。
A、正确正确答案：A13.ABB机器人可以长时间进行工作，无需定期重启系统。
A、正确B、错误正确答案：A14.直流电机只能顺时针方向旋转。
A、正确B、错误正确答案：B15.球面坐标机器人的空间位置分别由旋转、摆动和横移3个自由度确定。
A、正确B、错误正确答案：A16.通过示教器直接按下posn可以查看机器人当前轴位置。
A、正确B、错误正确答案：A17.完成某一特定作业时具有多余自由度的机器人称为冗余自由度机器人。
A、正确B、错误正确答案：A18.交流伺服电机由于结构简单、成本低廉、无电刷磨损、维修方便，被认为是一种理想的侗服电机。
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
机器人运维员理论题库(多选)
机器人运维员理论题库（多选）下列传感器可归于机器人外部传感器的有（）。
触觉传感器(正确答案)应力传感器(正确答案)力学传感器接近度传感器(正确答案)机器人控制系统按其控制方式可以分为（）。
力控制方式(正确答案)轨迹控制方式(正确答案)示教控制方式(正确答案)运动控制方式机器人的精度主要依存于（）。
控制算法误差(正确答案)分辨率系统误差(正确答案)机械误差(正确答案)传动误差人社部发布有关工业机器人的新职业是（）。
工业机器人系统操作员(正确答案)工业机器人操作调整工工业机器人系统运维员(正确答案)工业机器人装调维修工（）是国产品牌机器人。
ABB 机器人新松机器人(正确答案)埃夫特机器人(正确答案)发那科机器人（）是基于工业以太网协议的通讯方式。
ProfiNet(正确答案)Ethercat(正确答案)Powerlink(正确答案)ProfibusDP（）是直流电动机的调速方式。
改变电枢电压(正确答案)改变电源频率改变励磁电流(正确答案)改变极对数工业机器人连续轨迹控制式适用于（）等作业。
焊接(正确答案)喷涂(正确答案)检测(正确答案)上下料工业机器人点位控制式适用于（）等作业。
上下料(正确答案)点焊(正确答案)卸运(正确答案)喷涂工业机器人一般由（）等部分组成。
操作机(正确答案)驱动装置(正确答案)控制系统(正确答案)数控机床(正确答案)笛卡尔坐标系包括（）。
世界坐标系(正确答案)基坐标系(正确答案)工具坐标系(正确答案)工件坐标系(正确答案)工业机器人的执行机构由（）组成。
末端执行器(正确答案)手腕(正确答案)手臂(正确答案)机座(正确答案)工程制图中，图样的尺寸一般不以（）为单位。
mmcm(正确答案)dm(正确答案)m(正确答案)下列选项中，（）传感器属于触觉传感器。
接触觉(正确答案)热敏电阻压力传感器(正确答案)光电传感器工业机器人控制系统的硬件主要组成部分有（）。
控制器(正确答案)传感装置(正确答案)驱动装置(正确答案)减速装置三相交流异步电动机的调速方式一般包括（）调速。
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。
机器人传感器
1. 机器人传感器
（8）机器人嗅觉传感器：
原理：机器嗅觉是一种模拟生物嗅觉工作原理的新颖仿生检测技术，机器嗅觉系统通
常由交叉敏感的化学传感器阵列和适当的计算机模式识别算法组成，阵列中的
气体传感器各自对特定气体具有较高的敏感性，由一些不同敏感对象的传感器 构成的阵列可以测得被测样品挥发性成分的整体信息，与人的鼻子一样，闻到
，而且可以进行任务规划、路径规划以完成既定的工作任务和工作目标。
机器人视觉
机器人触觉
机器人力觉
1. 机器人传感器
（2）机器人传感器的分类：
a.内部传感器:
主要感知与机器人自身参数相关的内部信息，如位移、速度、加速度等。
主要有位置传感器、速度和加速度传感器、陀螺等。 b.外部传感器: 主要感知本体以外的外界物理信息，如障碍物的位置、形状、颜色、距离、接触 受力等。主要包括视觉传感器、听觉传感器、触觉传感器、力觉传感器、滑觉传 感器、陀螺传感器、接近觉传感器、距离传感器、嗅觉传感器、味觉传感器以及 生物传感器。
1. 机器人传感器
（5）机器人触觉传感器：
1，触觉传感器十年前已开始实用化，而且具有非常高的性能，业界正在进行以下三大 方面的新技术开发：大面积化。使用场所及应用的多样化；研发类似人类皮肤的触 觉传感，不仅检测位置，还要同时检测力度、压力、温度、表面凸凹、有无摩擦等； 利用CMOS等工艺进行集成。 2，美国麻省理工学院视觉科学学科联合波士顿东北大学研究团队成功研制了一种触觉 传感器GelSight，比人类手指更加灵活敏感。GelSight不是以机器来辨识触觉，而
1. 机器人传感器
1，将识别对象的声音从周围杂音中分离出来的音源分离技术，是听觉传感器得以普及
（4）机器人听觉传感器：
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2) 压觉传感器: 压觉传感器用来检测和机器人接触的对象物之间的压力值。 a. 利用某些材料的内阻随压力变化而变化的压阻效应制成的压阻元件， 将它们密集配置成阵列，即可检测压力的分布。（压敏导电橡胶或塑料） b. 利用压电效应器件如压电晶体等。它的优点是耐腐蚀、频带宽和灵敏 度高等；缺点是无直流响应，不能直接检测静态信号。 c. 利用半导体力敏器件与信号电路构成的集成压敏传感器。常用的三种： 压电型（ZnO/Si-IC），电阻型SIR(硅集成)和电容型SIC，其优点是体积小、 成本低、便于同计算机接口;缺点是耐压负载差、不柔软。 d. 利用压磁传感器、扫描电路与针式差动变压器式传感器构成的压觉传 感器，有较强的过载能力，但体积较大。
号
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分辨率
额定值
四、力觉传感器
力觉是指对机器人的指、肢和关节等运动中所受力的感知, 主要包括腕力觉、关节力觉和支座力觉等, 根据被测对象的负载, 可以把力传感器分为测力传感器( 单轴力传感器) 、力矩表( 单轴 力矩传感器) 、手指传感器( 检测机器人手指作用力的超小型单轴 力传感器) 和六轴力觉传感器。
高密度智能压觉传感器这是一种 很有发展前途的压觉传感器，其中压阻式和电容 式使用最多。提别是硅电容式压觉传感器得到了广泛应用
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3) 滑觉传感。可以检测垂直于握持方向物体的位移、旋转、由重力 引起的变形，以达到修正受力值、防止滑动、进行多层次作业及测 量物体重量和表面特性等的目的。
滚轴带动光 电传感器和 缝隙圆板而 产生脉冲信
力觉传感器根据力的检测方式不同，可以分为： a. 检测应变或应力的应变片式，应变片力觉传感器被机器
人广泛采用； b. 利用压电效应的压电元件式； c. 用位移计测量负载产生的位移的差动变压器、电容位移
计式。
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常用的工业机器人圆筒式腕力传 感器分为上下两层, 上层 由 4 根竖直梁组成, 下层由 4 根水 平梁组成。在 8 根梁的相应位置 上粘贴应变片作为测量敏感点。 传感器两端通过法兰盘与机器人 腕部联接。 机器人腕部受力时, 8 根弹性梁产生不同性质的变形, 使 敏感点的应变片发生应变, 输出电 信号, 通过一定的数学关系式就可 算出 X、Y、Z 三个坐标上的分力 和分力矩。
3)激光测距法也可以利用回波法, 或者利用激光测距仪。氦氖激光器 固定在基线上, 在基线的一端由反射镜将激光点射向被测物体, 反射 镜固定在电动机轴上, 电动机连续旋转, 使激光点稳定地对被测目标 扫描。由 CCD( 电荷耦合器件) 摄像机接受反射光, 采用图像处理的 方法检测出激光点图像, 并根据位置坐标及摄像机光学特点计算出 激光反射角。
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三、触觉传感器
触觉是接触、冲击、压迫等机械刺激感觉的综合, 触觉可以用来进行机器人抓取, 利用触觉可进一步感知 物体的形状、软硬等物理性质。一般把检测感知和外 部直接接触而产生的接触觉、压觉、滑觉等传感器称 为机器人触觉传感器。
1) 接触觉传感器: 传感器装 于机器人的运动部件或末端 执行器(如手爪)上, 用以判断 机器人部件是否和对象物发 生了接触。接触觉是通过与 对象物体彼此接触而产生的, 所以最好使用手指表面高密 度分布触觉传感器阵列。
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五、接近觉传感器
接近觉传感器就是放机器人手接近对象物体的距离约为 数毫米～数十毫米时，就可检测出到对象物体表面的距离、 斜度和表面状态的传感器。接近觉一般用非接触式测量元件, 如霍尔效应传感器、电磁式接近开关、光学接近传感器和超 声波式。
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1)光电式接近觉传感器的应答性好, 维修方便, 尤其是测量精度很 高。是目前应用最多的一种接近觉传感器, 但其信号处理较复杂, 使用环境也受到一定限制(如环境光度偏极或污浊)。 反射光亮（亦即接收信号的大小）表示了某一距离的点（光轴的 交点）的峰值特性。利用这种特性滴线性部分来测定距离，测出 峰值点就可确定物体的位置。
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二、工业机器人传感器的要求与选择
一般要求：
如
➢ 精度高、重复性好
何
➢ 稳定性和可靠性好
选
➢ 抗干扰能力强
择
➢ 质量轻、体积小、安装方便
特定要求：
➢ 适应加工任务要求
➢ 满足机器人控制的要求
➢ 满足安全性要求及其它辅助工 作的要求
① 根据测量对象、环境 确定
② 灵敏度的选择 ③ 响应特性 ④ 线性范围 ⑤ 稳定性 ⑥ 精度
由发光二极管和光敏晶体管 组成。发光二极管发出的光 经过反射被光敏晶体管接收， 接收到的光强和传感器与目 标的距离有关，输出信号时 距离的函数。红外信号被调 试制成某一特定频率，可大
大提高信噪比
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2) 超声波式传感器的原理是测量渡越时间, 超声波是频率20kHz 以上 的机械振动波, 渡越时间与超声波在介质中的传播速度的乘积的一 半即是传感器与目标物之间的距离, 渡越时间的测量方法有脉冲回 波法、相位差法和频差法。
工业机器人 外部传感器
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王庆龙
目录
一、工业机器人常用传感器的分类 二、工业机器人传感器的要求与选择 三、触觉传感器 四、力觉传感器 五、接近觉传感器
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一．工业机器人常用传感器பைடு நூலகம்分类
工业机器人按用途可分为内部传感器和外部传感器。 内部传感器装在操作机上，包括位移、速度、加速度 传感器，是为了检测机器人操作机内部状态，在伺服 控制系统中作为反馈信号。 外部传感器，如视觉、触觉、力觉、距离传感器，是 为了检测作业对象及环境与机器人的关系。
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