機(jī)器人的觸覺傳感器：應(yīng)用微限位開關(guān),隔離式雙態(tài)接觸傳感器,單模擬量傳感器

對(duì)于新一代機(jī)器人，特別是 各種移動(dòng)機(jī)器人，則要求具有自校正能力和反應(yīng)環(huán)境不測(cè)變化的能力。已有越來越多的機(jī) 器人具有各種外部感覺能力。

1. 應(yīng)用微限位開關(guān)的五指機(jī)械手

微型開關(guān)可能是接觸傳感器Z經(jīng)濟(jì)和Z常用的類型。微開關(guān)的安裝位置應(yīng)保障工作空間內(nèi)的物體避免 事故性碰撞。當(dāng)裝有靈敏元件時(shí)，這類設(shè)備還能保護(hù)物體不受到過大的作用力。

圖6-13表示一個(gè)接到機(jī)械手的接觸開關(guān)系統(tǒng)。這 個(gè)機(jī)械手具有整體式手掌，各個(gè)開關(guān)共用一條地線。 這時(shí)的機(jī)械手處于空載狀態(tài)，五個(gè)微開關(guān)均打開，因 而放大器的輸人端均為高電位，即處于邏輯“1”狀 態(tài)。如果有任一個(gè)微開關(guān)因手指接觸到物體而接通， 那么就送一個(gè)邏輯“0”至放大器。

2. 隔離式雙態(tài)接觸傳感器

隔離式雙態(tài)接觸傳感器系統(tǒng)主要由雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)組成。當(dāng)把此開關(guān)裝在機(jī)器人手臂上時(shí)，能夠避免手臂 與障礙物相碰撞。工業(yè)機(jī)器人手臂上一般不裝設(shè)這種 保護(hù)裝置。如果把開關(guān)裝在機(jī)械手末端(如夾手)上， 那么其作用就比較大。圖6-14表示裝有這種傳感器的夾手。這種傳感器的重復(fù)度可達(dá)1μm, 分辨度為2 μm。

圖6-14的觸覺傳感器能夠提供更多的信息。如果要這個(gè)夾手達(dá)到全部可達(dá)空間，那 么傳感器1～4將發(fā)出安全接觸信號(hào)，并對(duì)工作策略產(chǎn)生影響。如果傳感器1被觸發(fā)，那 么機(jī)械手的夾手必定向下移動(dòng)。傳感器5和6具有不同的功用。如果同時(shí)觸發(fā)它們，而且 夾手口部距離AB 為Z短，那么這表明夾手沒有抓到物體。如果傳感器5和6只有一個(gè)被 觸發(fā)，而且 AB 的距離為Z大，那么這表明夾手已移動(dòng)，而且碰到一個(gè)被夾手抓住的物體 或障礙。如果傳感器5和6均被激發(fā)，而且AB 小于AB 的Z大值，那么這說明夾手抓住 了某個(gè)物體。

距離AB 提供了夾手內(nèi)物體的信息，如維數(shù)等。把這種信息加至數(shù)據(jù)庫.就能夠保證 進(jìn)行成功的操作。

3. 單模擬量傳感器

在原理上，單模擬量傳感器是一個(gè)輸出正比于局部 應(yīng)力的系統(tǒng)�？捎盟鼇頇z測(cè)靜態(tài)特性(位置檢測(cè))和動(dòng)態(tài) 特性(力或應(yīng)力檢測(cè))。根據(jù)它在機(jī)器人上的安裝位置以 及它與其他傳感器的聯(lián)系情況，其作用是多樣的。下面 舉兩個(gè)例子。

(1)橋式接觸探測(cè)器

橋式接觸探測(cè)器由敏感元件組成，它能夠測(cè)量由探 測(cè)器施于物體的力F 的三個(gè)分力F, 、F, 和 F₂, 見圖6-15。 探測(cè)器的探頭直徑為3mm, 長(zhǎng)度為12mm, 它與物體相接 觸，并把壓力傳遞到一個(gè)柔性的十字形葉片上。葉片上 測(cè)量電橋

裝有3～4個(gè)測(cè)量橋，用于檢測(cè)壓力分量 F. 以及兩個(gè)扭矩M, 和 M( 分 別 對(duì) 應(yīng)ox 和 oy 軸)。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，使探頭壓力在任何方向都維持不變。探頭可沿 x,y 和z 三個(gè)自由 度移動(dòng)。探頭運(yùn)動(dòng)控制可由程序自動(dòng)進(jìn)行，也可用控制盒手動(dòng)控制。經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶綔y(cè)，就 能夠知道機(jī)器人環(huán)境的概況。

(2)靈敏指頭夾持器

圖6-16表示出機(jī)器人兩手指中的一個(gè)。每個(gè)手指裝有7個(gè)靈敏的控制板.用以檢測(cè) 機(jī)器人末端裝置與環(huán)境的接觸。每個(gè)手指內(nèi)部裝設(shè)18個(gè)單模擬量傳感器，其作用原理如 下：每個(gè)按鈕觸發(fā)一道被遮掩的光束，就像受到應(yīng)力作用一樣。光束從發(fā)光二極管發(fā)出， 并由光晶體管接收。這個(gè)系統(tǒng)能夠控制夾緊力的測(cè)量與調(diào)整，并給出被夾持物體的粗略 形 狀 。