智能机器人-(一)常用传感器及其原理
文章目录
- 一、常用传感器及其原理
- 1.位置传感器
- 2.编码器
- 3.传输时间测量(磁反射)型位移传感器
- 4.速度传感器
- 5.力和压力传感器
- 6.力矩传感器
- 7.可见光和红外传感器
- 8.接触和触觉传感器
- 9.接近觉传感器
- 10.测距仪
- 11.嗅觉传感器
- 12.味觉传感器
- 13.视觉系统
一、常用传感器及其原理
1.位置传感器
(1)电位器
电位器通过电阻把位置信息转化为随位置变化的电压。
示意图和公式如下
电位器通常用来作为内部反馈传感器,以检测关节和连杆的位置。
2.编码器
光源(LED)会向接收器(光电二极管)发出光束,光源和接收器都安装在旋转连接轴承的静止部位,编码器是一个带有透明小窗的遮光圆盘,被安装在轴承的转动部分。
当轴承转动时,编码器会让光束交替通过(通过小窗)。光电二极管则随着位置的变化输出对应的高电平或低电平信号,光电二极管的输出可以通过专门的电路转化为位置和速率信息,达到了编码的作用。
(1)增量式编码器
透光和不透光的弧段尺寸相同且交替出现。
增量式编码器就像积分器,它仅能检测角位置的变化。
增量式编码器只能告诉我们移动了多少。
进行位置跟踪的系统中,都必须在系统开始时进行复位
(2)绝对式编码器
绝对式编码器的每个位置都对应着透光和不透光弧段的唯一组合,这种确定组合有唯一的特征。
3.传输时间测量(磁反射)型位移传感器
通过导体发射脉冲,当其遇到磁体就返回来,机器人中的位移传感器就是这种类型。根据传播时间计算出位置信息。
4.速度传感器
(1)使用测速计
(2)位置信号求微分
位置信号中噪声较小,对它进行微分来求速度信号。
相反,对速度信号求积分可得位置信号。
5.力和压力传感器
(1)压电晶体:压电材料在施加一定电压时将会收缩,而在受到挤压时将会产生一定的电压。
(2)力敏电阻:其阻值随垂直施加在表面的力的增加而降低。
(3)应变片:用于测量力,应变片的输出是与其形变成正比的阻值,而形变本身又与施加的力成正比。
6.力矩传感器
在轴上安装两个力传感器,在相反的面上将它们方向相反的放置。如果在轴上施加力矩,力矩将在轴上产生两个方向相反的力和两个方向相反的形变。
7.可见光和红外传感器
这些传感器的电阻随着投射在其上面光强的变化而改变。入射的光强为零,电阻就最大。光强越大,电阻就越小,相应流过的电流就越大。
光敏电阻,当光强超过一定程度时,它就会导通,否则就断开。
光传感器对光敏感,红外传感器对红外光敏感。如果需要用光测量一段长的距离来进行导航,就可以使用红外线,这样不会干扰人的注意或影响任何人。
8.接触和触觉传感器
接触传感器:最简单的是微动开关,接触发生时就接通或者断开。
触觉传感器:很多接触传感器的组合,可以提供有关接触物体的更多信息。
9.接近觉传感器
探测两个物体接触之前一个物体靠近另一个物体。
(1)磁感应接触觉传感器
(2)光学接近觉传感器
(3)超声波接近觉传感器
10.测距仪
(1)超声波测距仪
优点:系统结构坚固,简单,廉价,并且能耗低
缺点:分辨率和最大工作距离受限,背景噪声过高会影响超声波设备工作。
通过测量传输时间进行测距。
(2)光测距仪
常用的是三角法
11.嗅觉传感器
12.味觉传感器
13.视觉系统
、
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