工业机器人外部传感器分类与应用详解：触觉、力觉及接近觉传感器

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一、工业机器人 工业机器人外部传感器 外部传感器 王庆龙 2024/5/12 星期日 1、目录 1、工业机器人常用传感器分类 1、工业机器人常用传感器分类 2、工业机器人的要求和选型机器人传感器2.机器人传感器的行业要求和选择3、触觉传感器3、触觉传感器4、力传感器4、力传感器5、接近传感器5、接近传感器 2024/5/12 星期日 2.工业机器人可以根据用途来划分。内部传感器和外部传感器。机械臂上安装有内部传感器，包括位移、速度和加速度传感器，用于检测机器人机械臂的内部状态，并作为伺服控制系统的反馈信号。外部传感器，如视觉、触觉、力和距离传感器，用于检测工作对象与环境和机器人之间的关系。 1 1 工业机器人常用传感器

2. 工业机器人常用传感器的分类 2024/5/12 星期日 3. 2. 工业机器人传感器的要求与选型 2. 工业机器人传感器的要求与选型 一般要求：精度高、重复性好、稳定性和可靠性好，抗干扰能力强，重量轻，体积小，安装方便具体要求：适应加工任务的要求，满足机器人控制的要求，满足安全等辅助工作的要求，如何选择，确定灵敏度根据测量对象及环境、响应特性、线性范围、稳定性精度 2024/5/12 星期日 4.3．触觉传感器 3.触觉传感器 触觉传感器是接触、冲击、压力等机械刺激感觉的组合。触觉可用于机器人抓取。利用触觉可以进一步感知物体的形状、软硬度等物理性质。与外界直接接触产生的接触感、压力感、滑动感等传感器一般称为传感器。

3.机器人触觉传感器。 1）接触传感器：传感器安装在机器人的运动部件或末端执行器（如爪子）上，用于判断机器人部件是否与物体接触。触觉是通过物体相互接触而产生的，因此最好在手指表面使用高密度分布式触觉传感器阵列传感器阵列。 2024/5/12 周日 5.2）压力传感器 压力传感器：压力传感器用于检测与机器人接触的物体之间的压力值。一个。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。通过将它们密集地排列成阵列，可以检测到压力的分布。 （压敏导电橡胶或塑料） b．采用压电晶体等压电效应器件，其优点是耐腐蚀、频带宽、灵敏度高；其缺点是没有直流响应，不能直接检测静态信号。 c.利用半导体的力量

4、由敏感元件和信号电路组成的集成压敏传感器。常用的三种类型：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、易于与计算机接口；它们的缺点是耐电压和负载能力差。柔软的。 d.由压磁传感器、扫描电路和针式差动变压器传感器组成的压力传感器过载能力强，但体积较大。高密度智能压力传感器 这是一种很有前途的压力传感器，其中最常用的是压阻式和电容式。特别是硅电容式压力传感器得到了广泛的应用。 2024/5/12 星期日 6.3) 滑动感应 滑动感应。它可以检测垂直于夹持方向的物体因重力而产生的位移、旋转和变形，以达到修正力值、防止打滑、进行多级操作、测量物体的重量和表面特性的目的。滚轮驱动

5、光电传感器与间隙盘产生脉冲信号2024/5/12星期日7.4。 4.力感传感器 力感是指机器人手指、四肢和关节在运动过程中所受到的力的感知，主要包括腕部力感、关节力感和支撑力感。等，根据被测物体的载荷，力传感器可分为载荷传感器（单轴力传感器）、扭矩仪（单轴扭矩传感器）、手指传感器（超小型单轴力传感器）检测机器人手指力量的传感器）。和六轴力传感器。根据力检测方式的不同，力传感器可分为：检测应变或应力的应变片类型。应变式力传感器广泛应用于机器人； b.利用压电效应的压电元件型； c.位移计是差动变压器或电容式位移计类型，用于测量负载产生的位移。分辨率评分2024/5/12周日8.常用工业机器人圆柱型

6、手腕力传感器分为两层：上层由4个垂直梁组成，下层由4个水平梁组成。在八根梁的相应位置粘贴应变片作为测量敏感点。传感器两端通过法兰连接到机器人手腕。当机器人手腕受力时，八根弹性梁产生不同性质的变形，使敏感点的应变片产生应变并输出电信号。 X、Y、Z三个坐标上的点可以通过一定的数学关系计算出来。力和分力矩。 2024/5/12 星期日 9. 5. 接近传感器 5. 接近传感器 接近传感器可以在机械手靠近目标物体大约几毫米或几十毫米的距离时检测到物体表面的距离。坡度和表面状况传感器。接近传感一般采用非接触式测量元件，例如霍尔效应传感器、电磁接近开关、光学接近传感器和超声波传感器。 2024年

7. /5/12 星期日 10.1) 光电接近传感器响应性好，维护方便，测量精度特别高。它是目前应用最广泛的接近传感器，但其信号处理复杂，使用环境也受到一定的限制（如偏振或肮脏的环境光）。反射光（即接收信号的大小）代表了一定距离（光轴交点）处的点的峰值特性。利用这一特性，利用线性部分来测量距离，通过测量峰值点即可确定物体的位置。由发光二极管和光电晶体管组成。发光二极管发出的光经过反射后被光电晶体管接收。接收到的光强度与传感器和目标之间的距离有关，输出信号是距离的函数。将红外信号调整到特定频率，可以大大提高信噪比。 2024/5/12 星期日 11.2) 超声波传感器的原理是测量传输时间。超声波是频率在20kHz以上的机械振动波。传播时间是超声波在介质中传播速度乘积的一半，即为传感器与目标之间的距离。渡越时间的测量方法有脉冲回波法、相位差法和频率差法。 3）激光测距方法也可以采用回波法或激光测距仪。氦氖激光器固定在基线上，基线一端的反射镜将激光点指向被测物体。反射镜固定在电机轴上，电机不断旋转，使激光点稳定地扫描被测物体。 CCD（  ）相机接收反射光，利用图像处理方法检测激光点图像，并根据位置坐标和相机的光学特性计算激光反射角度。 2024/5/12 星期日 12.2024/5/12 星期日 13.