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第六章第六章 机器人传感器机器人传感器Sensors for Industrial Robot 机器人传感器用途机器人传感器用途:获取信息获取信息,实现机器人自动化实现机器人自动化类型：类型：内部传感器内部传感器:完成机器人运动所必须的传感器完成机器人运动所必须的传感器位置传感器、位置传感器、速度传感器等。速度传感器等。外部传感器外部传感器取决于机器人完成的任务。取决于机器人完成的任务。力觉传感器、触觉传感器、接近觉传感器、视力觉传感器、触觉传感器、接近觉传感器、视觉传感器。觉传感器。电阻式传感器电阻式传感器-A、B 接入直流电，设接入直流电，设A 端端为正，引出为正，引出C 端，端，C 端滑动，电阻变化，因此端滑动，电阻变化，因此电压变化电压变化61 位置或位移传感器位置或位移传感器一一、电位器、电位器1、电位器原理结构、电位器原理结构绕线电阻式直线电位器绕线电阻式直线电位器旋转电位器旋转电位器:一般测量角位移，通过齿轮齿条一般测量角位移，通过齿轮齿条可测量线位移。可测量线位移。绕线电位器绕线电位器:受绕受绕线宽度影响，精度线宽度影响，精度不高不高,滑动时有噪滑动时有噪音。音。导电塑料电位器导电塑料电位器:广泛采用广泛采用,分辨率分辨率高高 双极电压电位计双极电压电位计中点中点动触头动触头3、电位器实例、电位器实例电液伺服驱动电液伺服驱动动触头动触头-步进控步进控制制电位器与齿轮固连电位器与齿轮固连二、绝对式光学编码器二、绝对式光学编码器1、概述、概述组成：旋转盘、光源、狭缝板、光电传感器组成：旋转盘、光源、狭缝板、光电传感器(光电二光电二极管、光电晶体管极管、光电晶体管)2、二进制码盘、二进制码盘自然四位二进制码盘自然四位二进制码盘。能代表能代表16个位置。分辨率个位置。分辨率为为 。大型码盘是大型码盘是10到到20圈。分辨率为圈。分辨率为 到到 3、格雷、格雷Gray码盘码盘 二进制高位变，低位也变，变化位数不定。格二进制高位变，低位也变，变化位数不定。格雷码进位时只有一位变化。超过两位变化有错，纠雷码进位时只有一位变化。超过两位变化有错，纠错。错。计算机内部存有格雷码与自然二进制码转换表计算机内部存有格雷码与自然二进制码转换表4、绝对编码器特点、绝对编码器特点 记录机器人关节绝对位置，开机就测出记录机器人关节绝对位置，开机就测出各关节目前所处位置各关节目前所处位置 绝对式编码器给出的是角位置数字绝对式编码器给出的是角位置数字 绝对式编码器码道多，结构复杂，价格贵绝对式编码器码道多，结构复杂，价格贵 三、增量式光学编码器三、增量式光学编码器结构结构：在外侧一个环带内设置径向黑白相间条：在外侧一个环带内设置径向黑白相间条纹。圆盘两侧分别安装一对发光二极管及光电纹。圆盘两侧分别安装一对发光二极管及光电二极管二极管A。原理原理：当黑色条纹阻挡光线时，发光二极管输：当黑色条纹阻挡光线时，发光二极管输出信号是出信号是0,否则是否则是1.。圆盘旋转，输出一系列。圆盘旋转，输出一系列脉冲与旋转角度对应。为了测量转向，安装第脉冲与旋转角度对应。为了测量转向，安装第二对发光二极管及光电二极管二对发光二极管及光电二极管B，B 相对于相对于A 错位错位1/4 周期。周期。特点：特点：增量式光学编码器成本低于绝对式光学编增量式光学编码器成本低于绝对式光学编码器，分辨率高，但测量的是位移，每次开机码器，分辨率高，但测量的是位移，每次开机需进行校准，每次停电也须校准，然后才能测需进行校准，每次停电也须校准，然后才能测量位置。量位置。62 速度传感器速度传感器分类：分类：模拟、数字模拟、数字1、模拟式测速发电机、模拟式测速发电机直流测速发电机直流测速发电机直流发电机。工作原理相直流发电机。工作原理相同。但测速发电机必须与工作轴直接相连。同。但测速发电机必须与工作轴直接相连。2,数字式测速系统数字式测速系统 （1）普通电机转速测量）普通电机转速测量当转速很慢时，精度太低当转速很慢时，精度太低（2）增量式光学编码器）增量式光学编码器可测位移，也可测速度。可测位移，也可测速度。（a）模拟方式模拟方式将码盘的脉冲频率转换成与转速成正比的模拟电压。将码盘的脉冲频率转换成与转速成正比的模拟电压。需要一个频需要一个频/压转换器（压转换器（F/V）。）。（b）数字方式数字方式方法一：给定单位时间，记录脉冲数，可以计算平方法一：给定单位时间，记录脉冲数，可以计算平均速度。单位时间越短，越能代表瞬时速度。但时均速度。单位时间越短，越能代表瞬时速度。但时间太短则记录的脉冲可能太少而造成计算偏差大间太短则记录的脉冲可能太少而造成计算偏差大 方法二：给定记录脉冲数，例如两个。测定两个脉方法二：给定记录脉冲数，例如两个。测定两个脉冲的时间。用高频脉冲源形成门电路。冲的时间。用高频脉冲源形成门电路。设码盘一周有设码盘一周有1000个条纹。高频脉冲周期个条纹。高频脉冲周期t=0.1 ms.码盘转过两个条纹测试记录到高频脉冲数码盘转过两个条纹测试记录到高频脉冲数为为100.则则 码盘角位移：码盘角位移：时间增量：时间增量：平均角速度：平均角速度：
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