新型传感器第七章.ppt

安徽工程科技学院电气工程系张红新型传感器NewTypeSensors新型传感器第七章第1页，共36页，星期日，2025年，2月5日概述一、机器人与传感器机器人定义：由计算机控制的能模拟人的感觉、手工操纵的和具有自动行走能力的而又足以完成有效工作的装置。机器人传感器定义：能把机器人目标物特性（或参量）变换为电量输出的装置。机器人通过传感器实现类似于人类的知觉作用。二、机器人的发展第一代：机械手--------未采用传感器第二代：采用传感器第三代：电脑化三、应用第2页，共36页，星期日，2025年，2月5日第一节机器人传感器功能与分类对敏感材料的柔性和功能有特定要求:因此，机器人传感器既包括传感器本身，也包含传感器的信号处理。它由获取信息和处理信息两部分有机地构成。机器人传感器的特点是：有别于其它种类的传感器:机器人传感器信息收集能力强,既能获取信息，又紧随环境状态进行大幅度变化。获取的信息实时地用于控制:用以决定机器人的行动。有和人类的五官对应的功能:能安装在机器人上第3页，共36页，星期日，2025年，2月5日传感器的信号获取与处理过程：接触觉传感器多半是经过①过程。信号获取→信号处理→信号提取→数据解释等几个层次的处理；并非所有传感器的信号处理都要经过这四个全过程；如视觉和高密度压觉传感器一般需经过③和④的的过程；位置、接近觉和压觉等传感器仅经过②过程；第4页，共36页，星期日，2025年，2月5日外部检测传感器：用于获取机器人周围环境或者目标物状态特征的信息，是机器人与周围进行交互工作的信息通道。其功能是让机器人对环境有自校正和自适应能力，很好地执行工作。接近觉、视觉、听觉、嗅觉、味觉等传感器。传感器的分类：内部检测传感器：以机器人本身的坐标轴来确定其位置，用来感知运动学参数。通过内部检测传感器，机器人可以了解自己的工作状态，调整和控制自己按照一定的位置、速度、加速度、压力和轨迹等进行工作。第5页，共36页，星期日，2025年，2月5日机器人传感器的分类及应用第6页，共36页，星期日，2025年，2月5日一、人眼与视觉人的80%以上的外界信息通过视觉所获取。对于机器人来说，视觉传感器也是最重要的传感器。第二节机器人视觉传感器1、?人眼的结构眼球壁：外层（角膜、巩膜）中层（虹膜、睫状体、脉络膜）内层（视网膜）屈光系统：角膜、房水、睫状肌、晶状体感光系统：视网膜、视神经、视中枢眼球的构造类似一台照相机：屈光系统＝镜头、感光系统＝底片第7页，共36页，星期日，2025年，2月5日?2、人的视觉功能??1）、立体感觉能力2）、测定物体大小及其所在位置远近的能力。?3）、自动跟踪和观察运动目标对象的能力。4）、人的视神经有快速接受和传输视觉信息的能力5）、感觉色彩的能力。第8页，共36页，星期日，2025年，2月5日?????3、机器人视觉系统主要应用1）、用视觉进行产品检验，代替人的目检。包括：形状检验棗检查和测量零件的几何尺寸。形状和位置；缺陷检验检查零件是否损坏，划伤；齐全检验棗检查部件上的零件是否齐全。?2）、在机器人进行装配、搬运等工作时，用视觉系统对一组需装配的零、部件逐个进行识别，并确定它在空间的位置和方向，引导机器人的手准确地抓取所需的零件，并放到指定位置，完成分类、搬运和装配任务。3）、为移动机器人进行导航。第9页，共36页，星期日，2025年，2月5日人的双眼从不同的方位获取同一景物的信息，各自得到关于景物的二维图像，这左右两幅图像有着微小的区别，这种区别就叫做视差。人的大脑通过对左右两幅图像、以及两幅图像的视差进行分析和处理后，可以得到关于景物的光亮度、形状、色彩、空间分布等等信息。4、人眼的立体视觉第10页，共36页，星期日，2025年，2月5日当双眼注视着有限距离点B点时，B在视网膜上的像也落在左右眼的黄斑位置B1和Br。B点相对于左右眼的两视线的夹角O1BOr称作视差角，用θb表示。为了观看物点B，眼睛将偏转一定量的会聚角φ，显然，θb=2φ。双眼注视无穷远的点，该点与双目的夹角θ=0，无穷远的点经水晶体成的像都落在左右眼的黄斑处；第11页，共36页，星期日，2025年，2月5日A点在左、右眼上的线视差为：线视差是描述物点在空间中位置的重要参数，在机器人立体视觉中，视差也是一个十分重要的判定景物空间分布的因素之一。B相对于人眼的距离Zb为：Zb=b/tgφ空间中任意一点A的左右像点分别为A1和Ar，设线视差