機器人的加速度傳感器的測量方法:速度測量,電磁力或電動力

在討論加速度傳感器時將用到應(yīng)變儀的工作原理及結(jié) 論。伸縮測量儀是一種應(yīng)力傳感器， 一般用于測量機械結(jié) 構(gòu)的變形，進(jìn)而計算出施于該機械結(jié)構(gòu)的壓力。

材料變形的測量方法是以惠斯通(Wheastone) 電橋為 基礎(chǔ)的，如圖6-8所示。圖中：

實際上，圖6-8中的四個電阻(R₁~R₄) 采用標(biāo)準(zhǔn)電 阻。全套設(shè)備的優(yōu)點在于其能以線性進(jìn)行工作。

在應(yīng)用惠斯通電橋時需要考慮到，電壓U 的發(fā)生器應(yīng)高度穩(wěn)定，接線系統(tǒng)應(yīng)細(xì)心設(shè) 計。如果接線不合理，那么可能出現(xiàn)導(dǎo)線電阻偏差以及電阻值隨溫度變動的情況。由電橋產(chǎn)生的信號很微弱，需要加以放大。放大 一般包括兩J，每J放大器具有高的輸入阻 抗和低的溫度漂移。

加速度傳感器用于測量工業(yè)機器人的動態(tài)控制信號，它具有多種不同的測量方法：

1)由速度測量進(jìn)行推演。由于信噪比的下降，這種方法很難獲得滿意的測量結(jié)果。

2)已知質(zhì)量的物體加速度所產(chǎn)生的力是可以測量的。這種傳感器應(yīng)用了應(yīng)變儀。

3)與被測加速度有關(guān)的力可由 一 個已知質(zhì)量產(chǎn)生。這種力可以為電磁力或電動力 . 而把方程式簡化為對電流的測量問題。伺服返回傳感器(servo-return sensor)就是依此原 理工作的，而且是已有的Z準(zhǔn)確的加速度傳感器。 安裝在振動體(如機器人機械手)上的振子裝置，當(dāng)用彈簧支撐重物時，其振動與速度 成比例地衰減。裝置的位移 x。、重物與裝置的相對位置x 之間的關(guān)系是：

1)當(dāng)外部振動頻率比系統(tǒng)固有振動頻率高得多的時候， x/x 。 趨 于 1 。

2)當(dāng)外部振動頻率比系統(tǒng)固有振動頻率低得多的時候，相對位移x 為外部振動位移 x。的二次微分，即與加速度成正比。

3)當(dāng)外部振動頻率與固有振動頻率相等時，相對位移x 與外部振動速度成正比。

因此，只要適當(dāng)選擇固有振動頻率，就可以把振子裝置作為振動位移傳感器、振動速 度傳感器和振動加速度傳感器使用。

圖6- 9表示兩種加速度傳感器的結(jié)構(gòu)原理。其中，圖6- 9a 是應(yīng)用電磁效應(yīng)原理的加 速度傳感器。當(dāng)可動線圈隨物體振動而使切割磁通量發(fā)生變化時，將在此線圈兩端產(chǎn)生電 壓。把此電壓加至一定負(fù)載，就能測出與電磁力有關(guān)的電流。圖6-9b 則是應(yīng)用壓電變換 原理的加速度傳感器。在鈦酸鋇等壓電材料中，將產(chǎn)生與外加應(yīng)變成正比的電勢，因而也 可以通過對電勢或電流的測量來測定加速度。