機(jī)器人感受裝置傳感器用于確定機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)

　　根據(jù)環(huán)境的狀態(tài)、工作區(qū)域內(nèi)各個(gè)對(duì)象的性質(zhì)、機(jī)器人本身及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)等方面的有關(guān)信息，機(jī)器人同實(shí)際的外界環(huán)境產(chǎn)生主動(dòng)的、有目的性的相互作用。這些信息的特性、容量由機(jī)器人的功能用途、工作條件事前的不確定程度、所需要的自治性能及其它方面因素決定。

　　為了機(jī)器人的工作就要求擁有關(guān)于環(huán)境和各個(gè)對(duì)象的機(jī)械的及物理化學(xué)的各種信息，對(duì)象的方位及坐標(biāo)、機(jī)器人本身及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)的方位及坐標(biāo)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的力等方面的信息。

　　如前所述，機(jī)器人感受裝置可分為用于顯示機(jī)器人本身內(nèi)部狀態(tài)參數(shù)的裝置以及用于測定外部環(huán)境狀態(tài)的裝置。

　　在感受裝置輸出端，把和機(jī)器人及外部環(huán)境狀態(tài)有關(guān)的信息變換成用感受裝置的參數(shù)描述的、與一定數(shù)值相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。機(jī)器人狀態(tài)參數(shù)首先是指機(jī)械手各環(huán)節(jié)的位置和速度及機(jī)械手各環(huán)節(jié)產(chǎn)生的力。外界環(huán)境狀態(tài)參數(shù)包括機(jī)器人工作對(duì)象在空間的位置和方位、對(duì)象的形狀、外界環(huán)境與對(duì)象的關(guān)系參數(shù)，障礙物坐標(biāo)、機(jī)器人工作過程中的干擾參數(shù)等。為完成具體生產(chǎn)操作還必須知道外界環(huán)境更為特殊的各種性質(zhì)。

　　要確定上述參數(shù)，機(jī)器人控制系統(tǒng)中感受裝置的控制人物是相當(dāng)復(fù)雜的。內(nèi)部信息的感受裝置（傳感器）用于確定機(jī)械手運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)的位置、速度和作用力，并將相應(yīng)的信息送給機(jī)器人的控制裝置。在機(jī)器人控制系統(tǒng)中，用位置和速度傳感器實(shí)現(xiàn)具有位置反饋和速度反饋的伺服機(jī)構(gòu)，這樣就能保證機(jī)器人在按給定的程序操作時(shí)具有需要的品質(zhì)和精度。

　　在大多數(shù)情況下，測量內(nèi)部信息的傳感器是一種將機(jī)械參數(shù)變換電氣信號(hào)的變換器，這種變換器同樣可在其它控制系統(tǒng)中采用。根據(jù)輸出信號(hào)的種類，傳感器可分為連續(xù)式的和離散式的。連續(xù)式傳感器輸出信號(hào)可以是連續(xù)變化的電壓和電流（電位計(jì)），或者是相位連續(xù)變化的交流電（旋轉(zhuǎn)變壓器），也可以是脈沖序列（脈沖傳感器），還可以是繼電信號(hào)。例如，由行程開關(guān)式位移傳感器產(chǎn)生的繼電信號(hào)能使運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)做階梯式降速、停止，并保證所要求位移的正確性。

　　按照從傳感器的輸出信號(hào)識(shí)別被顯示的參數(shù)值的原理，傳感器可分為有絕對(duì)指示值和非絕對(duì)指示值的傳感器。有絕對(duì)指示值的位移傳感器的輸出信號(hào)單值地與位移量相對(duì)應(yīng)。但是。具有非絕對(duì)指示值的位移傳感器就沒有這種單值性。當(dāng)有某一位移時(shí)，傳感器產(chǎn)生周期變化的信號(hào)，或一組單一的脈沖信號(hào)。

　　對(duì)工業(yè)機(jī)器人的傳感器提出如下基本要求：

　?。?）體積小，結(jié)構(gòu)簡單，傳感器應(yīng)適合裝在手爪和機(jī)械手的其它部位，以及對(duì)安裝器的體積有限制的其它位置；

　?。?）可靠性高，抗干擾性好，在電源頻率有波動(dòng)時(shí)以及有電磁干擾情況下能夠正常工作；

　?。?）當(dāng)有沖擊、振動(dòng)等機(jī)械擾動(dòng)時(shí)，或者周圍環(huán)境的溫度、濕度等參數(shù)變化時(shí)，保證性能穩(wěn)定；

　?。?）輸入回路與輸出回路無關(guān)（解偶性）；

　?。?）在維護(hù)場地有限的情況下調(diào)整簡單、維護(hù)方便；

　?。?）通常要有絕對(duì)位移指示值；

　?。?）價(jià)格便宜。

　　對(duì)傳感器動(dòng)特征的一個(gè)基本要求是保證具有足夠的重復(fù)測量頻率。另外，為了提高控制系統(tǒng)測量部分的抗干擾性能，測量頻率**高于傳動(dòng)裝置動(dòng)態(tài)特性所需求的測量頻率。在工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)中，電位計(jì)傳感器和數(shù)字傳感器的測量頻率實(shí)際上沒有什么限制。感應(yīng)式傳感器的測量頻率受傳感器電源頻率的限制。

　　在選擇傳感器時(shí)，首先遇到值得研究的問題是必須將各傳感器按它的信息能力加以比較。利用傳感器的R值進(jìn)行這一比較是很方便的。R值等于傳感器的測量范圍A與傳感器分辨率δ之比取以2為底的對(duì)數(shù)值，即R=log?A/δ。數(shù)碼傳感器的R值與數(shù)碼的位數(shù)相等。脈沖傳感器的R值則是R=log?m，式中m為傳感器轉(zhuǎn)一周的脈沖數(shù)。連續(xù)式傳感器的R值也可稱為假定的位數(shù)。在其它特性都相同的情況下，應(yīng)優(yōu)先選擇R值比較大的傳感器。選擇行程開關(guān)時(shí)，要比較各種開關(guān)的分辨率。

　　在選擇工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的位置傳感器時(shí)，考慮到機(jī)器人編程序的方法，估計(jì)傳感器靜特性的非線性對(duì)機(jī)器人工作精度的影響是很重要的。工業(yè)機(jī)器人編程序的主要方法是示教法。當(dāng)由操作臺(tái)用手操縱機(jī)器人的機(jī)械手產(chǎn)生機(jī)械位移時(shí)，就把程序記入時(shí)間程序裝置中了。在上述兩種編程序方法中，時(shí)間程序裝置內(nèi)記錄的是傳感器實(shí)際信號(hào)，而不是按傳感器的理想特性計(jì)算的信號(hào)（在用計(jì)算方法編程序的系統(tǒng)中用這種計(jì)算的信號(hào)），所以機(jī)械手各環(huán)節(jié)的位置傳感器的非線性不影響程序?qū)崿F(xiàn)的精度。由示教法已獲得程序的再現(xiàn)誤差和對(duì)于同一位置X傳感器輸出信號(hào)的再現(xiàn)范圍大小δ有關(guān)，但不包括線性偏差δ這樣得到的分辨率比傳感器說明書所標(biāo)的分辨率要高。