2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、<p>  傳感器在機(jī)器人中的應(yīng)用</p><p>  姓 名: 00000 </p><p>  系 別: 電子科學(xué)系 </p><p>  班 級(jí): 000000000</p><p>  學(xué) 號(hào): 00000000 </p>&l

2、t;p>  日 期: 2010年12月25日 </p><p>  傳感器在機(jī)器人中的應(yīng)用</p><p>  摘要:隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展,各種傳感器應(yīng)用在機(jī)器人的制造方面:</p><p>  觸覺(jué)傳感器、視覺(jué)傳感器、力覺(jué)傳感器、接近覺(jué)傳感器、超聲波傳感器和聽(tīng)覺(jué)傳感器,大大改善了機(jī)器人工作狀況,使其能夠更充分地完成復(fù)雜的工作。由于外部傳感器為集

3、多種學(xué)科于一身的產(chǎn)品,有些方面還在探索之中,隨著外部傳感器的進(jìn)一步完善,機(jī)器人的功能越</p><p>  來(lái)越強(qiáng)大,將在許多領(lǐng)域?yàn)槿祟?lèi)做出更大貢獻(xiàn)。 </p><p>  關(guān)鍵字:觸覺(jué)傳感器、視覺(jué)傳感器、力覺(jué)傳感器、接近覺(jué)傳感器等</p><p><b>  觸覺(jué)傳感器</b></p><p>  觸覺(jué)是接

4、觸、沖擊、壓迫等機(jī)械刺激感覺(jué)的綜合,觸覺(jué)可以用來(lái)進(jìn)行機(jī)器人抓取,利用觸覺(jué)可進(jìn)一步感知物體的形狀、軟硬等物理性質(zhì)。對(duì)機(jī)器人觸覺(jué)的研究,只能集中于擴(kuò)展機(jī)器人能力所必需的觸覺(jué)功能,一般把檢測(cè)感知和外部直接接觸而產(chǎn)生的接觸覺(jué)、壓力、觸覺(jué)及接近覺(jué)的傳感器稱(chēng)為機(jī)器人觸覺(jué)傳感器。</p><p>  接觸覺(jué):接觸覺(jué)是通過(guò)與對(duì)象物體彼此接觸而產(chǎn)生的,所以最好使用手指表面高密度分</p><p>  布觸覺(jué)

5、傳感器陣列,它柔軟易于變形,可增大接觸面積,并且有一定的強(qiáng)度,便于抓接</p><p>  觸覺(jué)傳感器可檢測(cè)機(jī)器人是否接觸目標(biāo)或環(huán)境,用于尋找物體或感知碰撞。</p><p>  機(jī)械式傳感器:利用觸點(diǎn)的接觸斷開(kāi)獲取信息,通常采用微動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)識(shí)別(物體的二維</p><p>  輪廓,由于結(jié)構(gòu)關(guān)系無(wú)法高密度列陣。</p><p> ?、?彈性式

6、傳感器:這類(lèi)傳感器都由彈性元件、導(dǎo)電觸點(diǎn)和絕緣體構(gòu)成。如采用導(dǎo)電性石墨化碳纖維、氨基甲酸乙酯泡沫、印制電路板和金屬觸點(diǎn)構(gòu)成的傳感器,碳纖維被壓后與金屬觸點(diǎn)接觸,開(kāi)關(guān)導(dǎo)通。也可由彈性海綿、導(dǎo)電橡膠和金屬觸點(diǎn)構(gòu)成,導(dǎo)電橡膠受壓后,海綿變形,導(dǎo)電橡膠和金屬觸點(diǎn)接觸,開(kāi)關(guān)導(dǎo)通。也可由金屬和鉸青銅構(gòu)成,被絕緣體覆蓋的青</p><p>  銅箔片被壓后與金屬接觸,觸點(diǎn)閉合。</p><p> ?、?

7、光纖傳感器:這種傳感器包括由一束光纖構(gòu)成的光纜和一個(gè)可變形的反射表面。光通過(guò)光纖束投射到可變形的反射材料上,反射光按相反方向通過(guò)光纖束返回。如果反射表面是平的,則通過(guò)每條光纖所返回的光的強(qiáng)度是相同的。如果反射表面因與物體接觸受力而變形則</p><p>  反射的光強(qiáng)度不同。用高速光掃描技術(shù)進(jìn)行處理,即可得到反射表面的受力情況。</p><p>  2)接近覺(jué):接近覺(jué)是一種粗略的距離感覺(jué),

8、接近覺(jué)傳感器的主要作用是在接觸對(duì)象之前獲得必要的信息,用來(lái)探測(cè)在一定距離范圍內(nèi)是否有物體接近、物體的接近距離和對(duì)象的表面形狀及傾斜等狀態(tài),一般用“1”和“0”兩種態(tài)表示。在機(jī)器人中,主要用于對(duì)物體的抓取和躲避。接近覺(jué)一般用非接觸式測(cè)量元件,如霍爾效應(yīng)傳感器、電磁式接近開(kāi)關(guān)和光學(xué)接近</p><p><b>  傳感器。</b></p><p>  以光學(xué)接近傳感器為例

9、,其結(jié)構(gòu)如下圖1所示。由發(fā)光二極管和光敏晶體管組成。發(fā)光二極管發(fā)出的光經(jīng)過(guò)反射被光敏晶體管接收,接收到的光強(qiáng)和傳感器與目標(biāo)的距離有關(guān),輸出信號(hào)Uout是距離x的函數(shù): Uout=f(x)。紅外信號(hào)被調(diào)制成某一特定頻率,可大大提高</p><p><b>  信噪比。</b></p><p>  3)滑覺(jué):機(jī)器人在抓取不知屬性的物體時(shí),其自身應(yīng)能確定最佳握緊力的給定

10、值。當(dāng)握緊力不夠時(shí),要檢測(cè)被握緊物體的滑動(dòng),利用該檢測(cè)信號(hào),在不損害物體的前提下,考慮最可</p><p>  靠的夾持方法,實(shí)現(xiàn)此功能的傳感器稱(chēng)為滑覺(jué)傳感器有滾動(dòng)式和球式,還有一種通過(guò)振動(dòng)檢測(cè)滑覺(jué)的傳感器。物體在傳感器表面上滑動(dòng)時(shí),和滾輪或環(huán)相接觸,把滑動(dòng)變成轉(zhuǎn)動(dòng)。 </p><p>  磁力式滑覺(jué)傳感器中,滑動(dòng)物體引起滾輪滾動(dòng),用磁鐵和靜止的磁頭,或用光傳感器進(jìn)行檢測(cè),這種傳感器只能檢

11、測(cè)到一個(gè)方向的滑動(dòng)。球式傳感器用球代替滾輪,可以檢測(cè)各個(gè)方向的滑動(dòng),振動(dòng)式滑覺(jué)傳感器表面伸出的觸針能和物體接觸,物體滾動(dòng)時(shí),觸針與物體接觸而</p><p>  產(chǎn)生振動(dòng),這個(gè)振動(dòng)由壓點(diǎn)傳感器或磁場(chǎng)線(xiàn)圈結(jié)構(gòu)的微小位移計(jì)檢測(cè)。如圖2示:</p><p> ?。?)力覺(jué)傳感器 力覺(jué)是指對(duì)機(jī)器人的指、肢和關(guān)節(jié)等運(yùn)動(dòng)中所受力的感知,主要包括腕力覺(jué)、關(guān)節(jié)力覺(jué)和支座力覺(jué)等,根據(jù)被測(cè)對(duì)象的負(fù)載,可以

12、把力傳感器分為測(cè)力傳感器(單軸力傳感器)、力矩表(單軸力矩傳感器)、手指?jìng)鞲衅鳎z測(cè)機(jī)器人手指作用力的超小型單軸力傳感器)和六軸力覺(jué)傳感器。力覺(jué)傳感器根據(jù)力的檢測(cè)方式不同,可以分為:①檢測(cè)應(yīng)變或應(yīng)力的應(yīng)變片式;②利用壓電效應(yīng)的壓電元件式;③用位移計(jì)測(cè)量負(fù)載產(chǎn)生的位移的</p><p>  差動(dòng)變壓器、電容位移計(jì)式,其中應(yīng)變片被機(jī)器人廣泛采用。</p><p>  在選用力傳感器時(shí),首先要特

13、別注意額定值,其次在機(jī)器人通常的力控制中,力的精度意義不大,重要的是分辨率。另外,在機(jī)器人上實(shí)際安裝使用力覺(jué)傳感器時(shí),一定要事先檢查操作區(qū)域,清除障礙物。這對(duì)實(shí)驗(yàn)者的人身安全、對(duì)保證機(jī)器人及外圍設(shè)備不受損害有重要意</p><p><b>  義。</b></p><p><b>  二.距離傳感器</b></p><p>

14、;  距離傳感器可用于機(jī)器人導(dǎo)航和回避障礙物,也可用于機(jī)器人空間內(nèi)的物體進(jìn)行定位及確定</p><p>  其一般形狀特征。目前最常用的測(cè)距法有兩種:</p><p>  1)超聲波測(cè)距法:超聲波是頻率20kHz以上的機(jī)械振動(dòng)波,利用發(fā)射脈沖和接收脈沖的時(shí)間間隔推算出距離。超聲波測(cè)距法的缺點(diǎn)是波束較寬,其分辨力受到嚴(yán)重的限制,因此,</p><p>  主要用于導(dǎo)航

15、和回避障礙物。</p><p>  2)激光測(cè)距法:激光測(cè)距法也可以利用回波法,或者利用激光測(cè)距儀,氦氖激光器固定在基線(xiàn)上,在基線(xiàn)的一端由反射鏡將激光點(diǎn)射向被測(cè)物體,反射鏡固定在電動(dòng)機(jī)軸上,電動(dòng)機(jī)連續(xù)旋轉(zhuǎn),使激光點(diǎn)穩(wěn)定地對(duì)被測(cè)目標(biāo)掃描。由CCD(電荷耦合器件)攝像機(jī)接受反射光,采用圖像處理的方法檢測(cè)出激光點(diǎn)圖像,并根據(jù)位置坐標(biāo)及攝像機(jī)光學(xué)特點(diǎn)計(jì)算出激光反射角。利用三角測(cè)距原理即可算出反射點(diǎn)的位置。</p&g

16、t;<p><b>  三.其他傳感器 </b></p><p>  除以上介紹的機(jī)器人外部傳感器外,還可根據(jù)機(jī)器人特殊用途安裝聽(tīng)覺(jué)傳感器,味覺(jué)傳感器及電磁波傳感器,而這些機(jī)器人主要用于科學(xué)研究、海洋資源探測(cè)或食品分析、救火等特殊用途。這些傳感器多數(shù)屬于開(kāi)發(fā)階段,有待于更進(jìn)一步完善,以豐富機(jī)器人專(zhuān)用功能。</p><p>  四.傳感器融合 <

17、/p><p>  系統(tǒng)中使用的傳感器種類(lèi)和數(shù)量越來(lái)越多,每種傳感器都有一定的使用條件和感知范圍,并且又能給出環(huán)境或?qū)ο蟮牟糠只蛘麄€(gè)側(cè)面的信息,為了有效地利用這些傳感器信息,需要采用某種形式對(duì)傳感器信息進(jìn)行綜合、融合處理,不同類(lèi)型信息的多種形式的處理系統(tǒng)就是傳感器融合。傳感器的融合技術(shù)涉及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、知識(shí)工程、模糊理論等信息、檢測(cè)、控制領(lǐng)域</p><p><b>  的新理論和新方法。

18、</b></p><p>  五. 傳感器匯集類(lèi)型</p><p>  1)競(jìng)爭(zhēng)性的:在傳感器檢測(cè)同一環(huán)境或同一物體的同一性質(zhì)時(shí),傳感器提供的數(shù)據(jù)可能是一致的,也可能是矛盾的。若有矛盾,就需要系統(tǒng)裁決。裁決的方法有多種,如加權(quán)平均法、決策法等。在一個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)中,車(chē)輛位置的確定可以通過(guò)計(jì)算法定位系統(tǒng)(利用速度、方向等記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算)或陸標(biāo)(如交叉路口、人行道等參照物)觀測(cè)確定

19、。若陸標(biāo)觀測(cè)成功,</p><p>  則用陸標(biāo)觀測(cè)的結(jié)果,并對(duì)計(jì)算法的值進(jìn)行修正,否則利用計(jì)算法所得的結(jié)果。</p><p>  2)互補(bǔ)性的:傳感器提供不同形式的數(shù)據(jù)。例如,識(shí)別三維物體的任務(wù)就說(shuō)明這種類(lèi)型的融合。利用彩色攝像機(jī)和激光測(cè)距儀確定一段階梯道路,彩色攝像機(jī)提供圖像(如顏色、特</p><p>  征),而激光測(cè)距儀提供距離信息,兩者融合即可獲得三維信

20、息。</p><p>  目前,要使多傳感器信息融合體系化尚有困雄,而且缺乏理論依據(jù)。多傳感器信息融合的理想目標(biāo)應(yīng)是人類(lèi)的感覺(jué)、識(shí)別、控制體系,但由于對(duì)后者尚無(wú)一個(gè)明確的工程學(xué)的闡述,所以機(jī)器人傳感器融合體系要具備什么樣的功能尚是一個(gè)模糊的概念。相信隨著機(jī)器人智能水</p><p>  平的提高,多傳感器信息融合理論和技術(shù)將會(huì)逐步完善和系統(tǒng)化。 </p><

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