淺析機(jī)器人上用的傳感器
隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其高效的工作效率，大大提升了企業(yè)的生產(chǎn)能力。然而工業(yè)機(jī)器人并不能很好的檢測(cè)他們周圍環(huán)境，需與儀器結(jié)合才能實(shí)現(xiàn)某些功能。隨著越來(lái)越多各種不同的傳感器引入到機(jī)器人上，使得機(jī)器人更加敏感，更加智能化。
機(jī)器人十大常用傳感器：
機(jī)器人常用傳感器根據(jù)檢測(cè)對(duì)象的不同可分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器。內(nèi)部傳感器主要用來(lái)檢測(cè)機(jī)器人本身狀態(tài)（如手臂間角度），多為檢測(cè)位置和角度的傳感器。外部傳感器主要用來(lái)檢測(cè)機(jī)器人所處環(huán)境（如是什么物體，離物體的距離有多遠(yuǎn)等）及狀況（如抓取的物體是否滑落）的傳感器。具體有物體識(shí)別傳感器、物體探傷傳感器、接近覺(jué)傳感器、距離傳感器、力覺(jué)傳感器，聽(tīng)覺(jué)傳感器等。
1：壓力傳感器
壓電傳感器主要應(yīng)用在加速度、壓力和力等的測(cè)量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計(jì)。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)異的特點(diǎn)。壓電式加速度傳感器在飛機(jī)、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動(dòng)和沖擊測(cè)量中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，特別壓電傳感器的外形是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位。
2：電磁傳感器
現(xiàn)代的磁旋轉(zhuǎn)傳感器主要包括有四相傳感器和單相傳感器。在工作過(guò)程中，四相差動(dòng)旋轉(zhuǎn)傳感器用一對(duì)檢測(cè)單元實(shí)現(xiàn)差動(dòng)檢測(cè)，另一對(duì)實(shí)現(xiàn)倒差動(dòng)檢測(cè)。這樣，四相傳感器的檢測(cè)能力是單元件的四倍。而二元件的單相旋轉(zhuǎn)傳感器也有自己的優(yōu)點(diǎn)，也就是小巧可靠的特點(diǎn)，并且輸出信號(hào)大，能檢測(cè)低速運(yùn)動(dòng)，抗環(huán)境影響和抗噪聲能力強(qiáng)，成本低。因此單相傳感器也將有很好的市場(chǎng)。
3：光纖傳感器
光纖傳感器是最近幾年出現(xiàn)的新技術(shù)，可以用來(lái)測(cè)量多種物理量，比如聲場(chǎng)、電場(chǎng)、壓力、溫度、角速度、加速度等，還可以完成現(xiàn)有測(cè)量技術(shù)難以完成的測(cè)量任務(wù)。在狹小的空間里，在強(qiáng)電磁干擾和高電壓的環(huán)境里，光纖傳感器都顯示出了獨(dú)特的能力。目前光纖傳感器已經(jīng)有70多種，大致上分成光纖自身傳感器和利用光纖的傳感器。
4：仿生傳感器
仿生傳感器，是一種采用新的檢測(cè)原理的新型傳感器，它采用固定化的細(xì)胞、酶或者其他生物活性物質(zhì)與換能器相配合組成傳感器。這種傳感器是近年來(lái)生物醫(yī)學(xué)和電子學(xué)、工程學(xué)相互滲透而發(fā)展起來(lái)的一種新型的信息技術(shù)。這種傳感器的特點(diǎn)是機(jī)能高、壽命長(zhǎng)。在仿生傳感器中，比較常用的是生體模擬的傳感器。
5：紅外傳感器
紅外系統(tǒng)的核心是紅外探測(cè)器，按照探測(cè)的機(jī)理的不同，可以分為熱探測(cè)器和光子探測(cè)器兩大類。熱探測(cè)器是利用輻射熱效應(yīng)，使探測(cè)元件接收到輻射能后引起溫度升高，進(jìn)而使探測(cè)器中依賴于溫度的性能發(fā)生變化。檢測(cè)其中某一性能的變化，便可探測(cè)出輻射。多數(shù)情況下是通過(guò)熱電變化來(lái)探測(cè)輻射的。當(dāng)元件接收輻射，引起非電量的物理變化時(shí)，可以通過(guò)適當(dāng)?shù)淖儞Q后測(cè)量相應(yīng)的電量變化。
6：二維視覺(jué)傳感器
二維視覺(jué)傳感器主要就是一個(gè)攝像頭，它可以完成物體運(yùn)動(dòng)的檢測(cè)以及定位等功能，二維視覺(jué)傳感器已經(jīng)出現(xiàn)了很長(zhǎng)時(shí)間，許多智能相機(jī)可以配合協(xié)調(diào)工業(yè)機(jī)器人的行動(dòng)路線，根據(jù)接收到的信息對(duì)機(jī)器人的行為進(jìn)行調(diào)整。
7：三維視覺(jué)傳感器
最近三維視覺(jué)傳感器逐漸興起，三維視覺(jué)系統(tǒng)必須具備兩個(gè)攝像機(jī)在不同角度進(jìn)行拍攝，這樣物體的三維模型可以被檢測(cè)識(shí)別出來(lái)。相比于二維視覺(jué)系統(tǒng)，三維傳感器可以更加直觀的展現(xiàn)事物。
8：力扭矩傳感器
力扭矩傳感器是一種可以讓機(jī)器人知道力的傳感器，可以對(duì)機(jī)器人手臂上的力進(jìn)行監(jiān)控，根據(jù)數(shù)據(jù)分析，對(duì)機(jī)器人接下來(lái)行為作出指導(dǎo)。
9：碰撞檢測(cè)傳感器
工業(yè)機(jī)器人尤其是協(xié)作機(jī)器人最大的要求就是安全，要營(yíng)造一個(gè)安全的工作環(huán)境，就必須讓機(jī)器人識(shí)別什么事不安全。一個(gè)碰撞傳感器的使用，可以讓機(jī)器人理解自己碰到了什么東西，并且發(fā)送一個(gè)信號(hào)暫?；蛘咄Ｖ箼C(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。
10：安全傳感器
與上面的碰撞檢測(cè)傳感器不同，使用安全傳感器可以讓工業(yè)機(jī)器人感覺(jué)到周圍存在的物體，安全傳感器的存在，避免機(jī)器人與其他物體發(fā)生碰撞。
淺析機(jī)器人上用的測(cè)力傳感器：
在此簡(jiǎn)單介紹下，測(cè)力傳感器在機(jī)器人中的5種應(yīng)用：
1.恒力
力矩傳感器制造出來(lái)，是用于打磨、拋光等應(yīng)用。由于這些應(yīng)用都很難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，因?yàn)闄C(jī)器人需要某些力反饋來(lái)確定它推動(dòng)的力夠不夠。
通過(guò)在程序中引入力反饋回路，可以很輕易地讓這些應(yīng)用實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)制造流程的一致性。在這種情況下，就需要使用一個(gè)外部裝置，而不是機(jī)器人制造商提供的嵌入式解決方案。
2.目標(biāo)定位
實(shí)際應(yīng)用中，好多用戶通常認(rèn)為，零部件定位和定量的方法是使用視覺(jué)傳感器。但實(shí)際上這不是解決方案。不可否認(rèn)，視覺(jué)系統(tǒng)是零部件定位或量化的好方式，但采用力傳感器來(lái)尋找和檢測(cè)零部件也是可行的。確定他們?cè)赬-Y平面上的位置是一回事，確定他們所處的高度又是另一回事。實(shí)際上，要做到這一點(diǎn)，需要一套3D視覺(jué)系統(tǒng)。如果是一堆物體，則不需要知道整堆物體的確切樹(shù)良，只需要每次去那堆物體里找就可以了。機(jī)器人只需確定那堆物體的高度，然后不斷調(diào)整其抓取高度就可以了。
另一種使用力傳感器的搜索功能是傳感器的“自由模式”。這有可能是未能充分利用測(cè)力傳感器的參數(shù)?！白杂赡Ｊ健被颉傲阒亓Α蹦Ｊ娇梢浴敖夥拧睓C(jī)器人的軸，這將使它能夠提高其合規(guī)性。例如，如果想在一臺(tái)數(shù)控機(jī)床上擰緊一個(gè)零件，則可以解放2個(gè)軸讓零件能完美地合上，同時(shí)還保持著一定的抓力。這就使得力全部作用在零部件的中心，不會(huì)有額外的力作用在機(jī)器人的軸上。
3.重復(fù)力
如果用戶正在考慮使用機(jī)器人做裝配任務(wù)，希望機(jī)器人能夠一遍又一遍重復(fù)同樣的任務(wù)。然而，裝配任務(wù)很難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的原因之一，就是他們需要操作員進(jìn)行力檢測(cè)。通過(guò)引入測(cè)力傳感器，可以感受到裝配過(guò)程中施加的外力。機(jī)器人在給手機(jī)裝上電池時(shí)，需要施加力量。由于這些部件很容易損壞，要想完好無(wú)損地組裝起來(lái)確實(shí)很困難。這就是為什么要設(shè)置一個(gè)很低的力閾值，以防止部件錯(cuò)位和損壞。
4.稱量東西
稱重傳感器的應(yīng)用是把橙色和藍(lán)色的冰球分開(kāi)。然而，我們采用的方式卻跟它們的顏色沒(méi)有任何關(guān)系。實(shí)際上，跟他們的重量有關(guān)。橙色冰球比藍(lán)色冰球重一些，根據(jù)重量的不同，傳感器可以將它們區(qū)分開(kāi)來(lái)。
這還可用于區(qū)分外形相似的不同零部件。然而，在現(xiàn)實(shí)生活中，知道你的抓手里是否有正確的物體，或物體是否已經(jīng)掉落，是非常有幫助的，它在你的生產(chǎn)流程中可以真正幫到你。力矩傳感器可以很容易地實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。
5.手動(dòng)引導(dǎo)
大部分協(xié)作機(jī)器人都是通過(guò)使用內(nèi)置測(cè)力傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)引導(dǎo)的，但傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人并沒(méi)有內(nèi)置這種類型的傳感器。這就是為什么傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人需要一個(gè)測(cè)力傳感器。有了它，你就可以手動(dòng)引導(dǎo)示教機(jī)器人，而不需要使用示教器。只要一個(gè)測(cè)力傳感器，就可以通過(guò)設(shè)定機(jī)器人的起點(diǎn)和終點(diǎn)，以及中間的線性軌跡，完成機(jī)器人的示教。
正如目前所看到的，力反饋非常有用，可以應(yīng)用到很多不同的應(yīng)用中。可以分析一下你的工作流程，看看是否可以使用力傳感器替代視覺(jué)系統(tǒng)。大部分時(shí)候，力傳感器更容易集成，不需要集成商，用戶自己就能完成。
