机器人技术讲稿—第5章

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,机器人的感觉,Senses of,Robotics,5.1 传感器的种类,5.2 触觉信息的获取,5.3 视觉信息的获取,5.4 距离信息的获取,Senses of Robotics,5.1 传感器的种类,1.传感器的分类,内部传感器：检测机器人本身状态手臂间角度等的传感器。,外部传感器：检测机器人所处环境是什么物体，离物体的距离有多远等及状况抓取的物体滑落等的传感器。,外部传感器分为末端执行器传感器和环境传感器。,末端执行器传感器：主要装在作为末端执行器的手上，检测处理精巧作业的感觉信息。相当于触觉。,环境传感器：用于识别物体和检测物体与机器人的距离。相当于视觉。,5.1 传感器的种类,2.内部状态的感觉,1位置和角度传感器,典型的传感器是电位计。检测的是以电阻中心为基准位置的移动距离。,E：输入电压,L：最大移动距离触头,X：向左端移动的距离,E：电阻右侧的输出电压,Senses of Robotics,5.1 传感器的种类,2.内部状态的感觉,1位置和角度传感器,另有光电传感器。,Senses of Robotics,5.1 传感器的种类,2.内部状态的感觉,(2)角度传感器：,回转式编码器。,Senses of Robotics,Senses of Robotics,5.1 传感器的种类,3.外部状况的感觉,1物体识别传感器,典型的是视觉传感器。如摄像机。视觉是利用,光机器人可用红外线等的非接触方式。,触觉也能识别物体。机器人可以用触觉传感器,来实现这种机能。,Senses of Robotics,5.1 传感器的种类,3.外部状况的感觉,2物体探测传感器,视觉传感器是一种识别物体而且知道其存在的,传感器。,例如光电开关。,视觉传感器、光电开关和超声波传感器，即使,物体较远也能探测其存在。,Senses of Robotics,5.1 传感器的种类,3.外部状况的感觉,3极近物体探测传感器,探测非常近的物体存,在的传感器称为接近传感,器。,Senses of Robotics,5.1 传感器的种类,3.外部状况的感觉,4距离传感器,摄像机做距离传感器。具体留待5.4节介绍。,超声波做距离传感器。可用于鱼群探测、金属,内部探伤等方面。,Senses of Robotics,5.1 传感器的种类,3.外部状况的感觉,5力觉传感器,力觉传感器是检测力和力矩的施加地点大小方,向三个两的传感器。,力的检测主要是用电阻应变片参看5.2节。,Senses of Robotics,5.1 传感器的种类,3.外部状况的感觉,6其他传感器,利用声波：语音识别传感器。分析振动声音探,测机械故障的点传感器。,热传感器：点检传感器。,通过分析敲打的声音测定果品成熟程度的传感,器。,根据近红外线的糖度吸收程度测定水果甜度的,传感器,Senses of Robotics,5.2 触觉信息的获取,1.接触觉传感器,接触觉传感器：探测是否接触到物体，传感器接受由于接触产生的柔量。,微动开关：按下开关就能进入电信号的简单机构。,猫胡须传感器：如图a,b,Senses of Robotics,5.2 触觉信息的获取,2.压觉传感器,压觉传感器：检测物体同手爪间产生的压力和力以及其分布情况。,利用压电元件或弹簧。,如图是使用弹簧的平,面传感器。,Senses of Robotics,5.2 触觉信息的获取,3.滑觉传感器,滑觉传感器：检测垂直加压力方向的力和位移。,Senses of Robotics,5.2 触觉信息的获取,4.力觉传感器,力觉传感器主要利用电阻,应变片。,原理：金属丝拉伸时电阻,变大。,Senses of Robotics,5.2 触觉信息的获取,图中电压与电流关系：,那么：,所以：,Senses of Robotics,5.2 视觉信息的获取,1.PSDposition sensitive device传感器,PSD传感器：当光束照射到1维的线和2维的平面时，检测光照射的位置。,L：电极1与电极2的距离。,I1：流过电极1的电流。,I2：流过电极2的电流。,X：光照射点与电极1的距离。,Senses of Robotics,5.3 视觉信息的获取,2.视觉传感器,机器人通过摄像机以图像的形式获得环境的信息。,1CCD(charge coupled device)传感器。,CCD阵列，二维扫描，对表示灰度的电压采样，,二值数字化处理。每一定时间间隔扫描一遍。,Senses of Robotics,5.3 视觉信息的获取,2.视觉传感器,2图像的投影。,O ：原点，透镜中心。,Z轴：光轴，摄像机的前方。,xy轴：组成图像面。,P点：物体上一点。,p点：P在图像面上的投影。,Senses of Robotics,5.3 视觉信息的获取,3.形状传感器,1利用CCD摄像机拍摄穿透光。热噪声的干扰。,透明物体不能准确识别。,2假设形状有特征，可用轮廓识别物体。,例：由手印鉴别每个人。,由形状识别机械零件。,Senses of Robotics,5.3 视觉信息的获取,4.光切断传感器,将通过狭缝照射的面状光投射到物体上，再检测反射光。,:,狭缝光源的俯角。,2,d,:,投射在物体上的两直线光,源间的距离。,LWH,:,分别是物体的长宽高。,Senses of Robotics,5.3 视觉信息的获取,：物体与传送带所成的角度。,W,：物体上照射线的长度。,l,：物体在传送带上所占的长度。,Senses of Robotics,5.3 视觉信息的获取,5.全方位视觉传感器,1使摄像机回转的方式。,2带有特殊反射镜的摄像机。如图,Senses of Robotics,5.3 视觉信息的获取,5.全方位视觉传感器,镜面方程表达式：,P,：空间内一点。,p,：,P,在摄像机上所成的像。,O,M,：反射镜的一个焦点。,O,C,：反射镜的另一个焦点。,O,：坐标原点。,f,：,摄像机透镜的焦距。,:,直线,O,M,P,的仰角。,：,反射镜面反射光的仰角。,Senses of Robotics,5.3 视觉信息的获取,5.全方位视觉传感器,：,点,p,也是点,P,的方位角,5.4 距离信息的获取,1.双目视觉,由于视差得到距离感觉。,O,1,：摄像机1的透镜中心。,O,2,：摄像机1的透镜中心。,P：空间一点。,p,1,：P在摄像机1上的图像。,p,2,：P在摄像机1上的图像。,Senses of Robotics,Senses of Robotics,5.4 距离信息的获取,2.投光法,投光法：采用主动光照射对象物体，用摄像机把照射点捕捉到图像上，再用三角测量算出距离。,例：测距计：一种把双目视觉一侧的摄像机置换成投光机的装置。一般以激光为光源。,Senses of Robotics,5.4 距离信息的获取,2.投光法,1点光源,：激光的照射角度。,d:透镜中心同光源间的距离。,XYZ:P的三维位置。,Senses of Robotics,5.4 距离信息的获取,2.投光法,2狭缝光 ：,原理如节,3符号化光：,如图,