机器人的感觉.pptx

5.1 5.1 传感器的种类传感器的种类 2.内部状态的感觉（1）位置和角度传感器 典型的传感器是电位计。检测的是以电阻中心为基准位置的移动距离。E：输入电压 L：最大移动距离触头 X：向左端移动的距离 e：电阻右侧的输出电压Senses of Robotics 第1页/共28页 5.1 5.1 传感器的种类传感器的种类 2.内部状态的感觉（1）位置和角度传感器 另有光电传感器。Senses of Robotics 第2页/共28页 5.1 5.1 传感器的种类传感器的种类 2.内部状态的感觉 (2)角度传感器：回转式编码器。Senses of Robotics 第3页/共28页Senses of Robotics 5.1 5.1 传感器的种类传感器的种类 3.外部状况的感觉 （1）物体识别传感器 典型的是视觉传感器。如摄像机。视觉是利用 光（机器人可用红外线等）的非接触方式。触觉也能识别物体。机器人可以用触觉传感器 来实现这种机能。第4页/共28页Senses of Robotics 5.1 5.1 传感器的种类传感器的种类 3.外部状况的感觉 （2）物体探测传感器 视觉传感器是一种识别物体而且知道其存在的 传感器。例如光电开关。视觉传感器、光电开关和超声波传感器，即使 物体较远也能探测其存在。第5页/共28页Senses of Robotics 5.1 5.1 传感器的种类传感器的种类 3.外部状况的感觉 （3）极近物体探测传感器 探测非常近的物体存 在的传感器称为接近传感 器。第6页/共28页Senses of Robotics 5.1 5.1 传感器的种类传感器的种类 3.外部状况的感觉 （4）距离传感器 摄像机做距离传感器。具体留待5.4节介绍。超声波做距离传感器。可用于鱼群探测、金属 内部探伤等方面。第7页/共28页Senses of Robotics 5.1 5.1 传感器的种类传感器的种类 3.外部状况的感觉 （5）力觉传感器 力觉传感器是检测力和力矩的施加地点大小方 向三个量的传感器。力的检测主要是用电阻应变片（参看5.2节）。第8页/共28页Senses of Robotics 5.1 5.1 传感器的种类传感器的种类 3.外部状况的感觉 （6）其他传感器 利用声波：语音识别传感器。分析振动声音探 测机械故障的点传感器。热传感器：点检传感器。通过分析敲打的声音测定果品成熟程度的传感 器。根据近红外线的糖度吸收程度测定水果甜度的 传感器第9页/共28页Senses of Robotics 5.2 5.2 触觉信息的获取触觉信息的获取 1.接触觉传感器 接触觉传感器：探测是否接触到物体，传感器接受由于接触产生的柔量。微动开关：按下开关就能进入电信号的简单机构。猫胡须传感器：如图a,b第10页/共28页Senses of Robotics 5.2 5.2 触觉信息的获取触觉信息的获取 2.压觉传感器 压觉传感器：检测物体同手爪间产生的压力和力以及其分布情况。利用压电元件或弹簧。如图是使用弹簧的平 面传感器。第11页/共28页Senses of Robotics 5.2 5.2 触觉信息的获取触觉信息的获取 3.滑觉传感器 滑觉传感器：检测垂直加压力方向的力和位移。第12页/共28页Senses of Robotics 5.2 5.2 触觉信息的获取触觉信息的获取 4.力觉传感器 力觉传感器主要利用电阻 应变片。原理：金属丝拉伸时电阻 变大。第13页/共28页Senses of Robotics 5.2 5.2 触觉信息的获取触觉信息的获取 图中电压与电流关系：则：所以：第14页/共28页Senses of Robotics 5.35.3视觉信息的获取视觉信息的获取 1.PSD（position sensitive device）传感器 PSD传感器：当光束照射到1维的线和2维的平面时，检测光照射的位置。L：电极1与电极2的距离。I1：流过电极1的电流。I2：流过电极2的电流。X：光照射点与电极1的距离。第15页/共28页Senses of Robotics 5.3 5.3 视觉信息的获取视觉信息的获取 2.视觉传感器 机器人通过摄像机以图像的形式获得环境的信息。（1）CCD(charge coupled device)传感器。CCD阵列，二维扫描，对表示灰度的电压采样，二值数字化处理。每一定时间间隔扫描一遍。第16页/共28页Senses of Robotics 5.3 5.3 视觉信息的获取视觉信息的获取 2.视觉传感器 （2）图像的投影。O ：原点，透镜中心。Z轴：光轴，摄像机的前方。xy轴：组成图像面。P点：物体上一点。p点：P在图像面上的投影。第17页/共28页Senses of Robotics 5.3 5.3 视觉信息的获取视觉信息的获取 3.形状传感器 （1）利用CCD摄像机拍摄穿透光。热噪声的干扰。透明物体不能准确识别。（2）若形状有特征，可用轮廓识别物体。例：由手印鉴别每个人。由形状识别机械零件。第18页/共28页Senses of Robotics 5.3 5.3 视觉信息的获取视觉信息的获取 4.光切断传感器 将通过狭缝照射的面状光投射到物体上，再检测反射光。:狭缝光源的俯角。2d:投射在物体上的两直线光 源间的距离。LWH:分别是物体的长宽高。第19页/共28页Senses of Robotics 5.3 5.3 视觉信息的获取视觉信息的获取：物体与传送带所成的角度。W：物体上照射线的长度。l：物体在传送带上所占的长度。第20页/共28页Senses of Robotics 5.3 5.3 视觉信息的获取视觉信息的获取 5.全方位视觉传感器 （1）使摄像机回转的方式。（2）带有特殊反射镜的摄像机。（如图）第21页/共28页Senses of Robotics 5.3 5.3 视觉信息的获取视觉信息的获取 5.全方位视觉传感器 镜面方程表达式：P：空间内一点。p：P在摄像机上所成的像。OM：反射镜的一个焦点。OC：反射镜的另一个焦点。O：坐标原点。f：摄像机透镜的焦距。:直线OM P的仰角。：反射镜面反射光的仰角。第22页/共28页Senses of Robotics 5.3 5.3 视觉信息的获取视觉信息的获取 5.全方位视觉传感器：点p也是点P的方位角 第23页/共28页5.4 5.4 距离信息的获取距离信息的获取 1.双目视觉 由于视差得到距离感觉。O1：摄像机1的透镜中心。O2：摄像机1的透镜中心。P：空间一点。p1：P在摄像机1上的图像。p2：P在摄像机1上的图像。Senses of Robotics 第24页/共28页Senses of Robotics 5.4 5.4 距离信息的获取距离信息的获取 2.投光法 投光法：采用主动光照射对象物体，用摄像机把照射点捕捉到图像上，再用三角测量算出距离。例：测距计：一种把双目视觉一侧的摄像机置换成投光机的装置。一般以激光为光源。第25页/共28页Senses of Robotics 5.4 5.4 距离信息的获取距离信息的获取 2.投光法 （1）点光源：激光的照射角度。d:透镜中心同光源间的距离。XYZ:P的三维位置。第26页/共28页Senses of Robotics 5.4 5.4 距离信息的获取距离信息的获取 2.投光法（2）狭缝光 ：原理如节（3）符号化光：如图第27页/共28页感谢您的观看。第28页/共28页