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传感器在机器人行业的应用
编辑:威海艾迪科电子股份有限公司   时间:2018-09-18

  在有关工业机器人功能的术语中,“内部”测量功能定义为测量机器人自身状态的功能,所谓内部传感器就是实现该功能的元件,具体检测的对象有关节的线位移、角位移等几何量,速度、角速度、加速度等运动量,还有倾斜角、方位角、振动等物理量,对各种传感器要求精度高、响应速度快、测量范围宽。内部传感器中,位置传感器和速度传感器,是当今机器人反馈控制中不可缺少的元件。现已有多种传感器大量生产,但倾斜角传感器、方位角传感器及振动传感器等用作机器人内部传感器的时间不长,其性能尚需进一步改进。

 
    内部传感器按功能分类 
 (1)规定位置、规定角度的检测 检测预先规定的位置或角度,可以用ON/OFF两个状态值,这种方法用于检测机器人的起始原点、越限位置或确定位置。 
 l)微型开关:规定的位移或力作用到微型开关的可动部分(称为执行器)时,开关的电气触点断开或接通。限位开关通常装在盒里,以防外力的作用和水、油、尘埃的侵蚀。 
 2)光电开关:光电开关是由LED光源和光敏二极管或光敏晶体管等光敏元件组成,相隔一定距离而构成的透光式开关。当光由基准位置的遮光片通过光源和光敏元件的缝隙时,光射不到光敏元件上,而起到开关的作用。

 
 (2)位置、角度测量 测量机器人关节线位移和角位移的传感器是机器人位置反馈控制中必不可少的元件。  
 1)电位器:电位器可作为直线位移和角位移检测元件,所以,为了保证电位器的线性输出,应保证等效负载电阻远远大于电位器总电阻。电位器式传感器结构简单,性能稳定,使用方便,但分辨率不高,且当电刷和电阻之间接触面磨损或有尘埃附着时会产生噪声。 
 2)旋转变压器:旋转变压器由铁心、两个定子线圈和两个转子线圈组成,是测量旋转角度的传感器。定子和转子由硅钢片和坡莫合金叠层制成,在各定子线圈加上交流电压,转子线圈中由于交链磁通的变化产生感应电压。感应电压和励磁电压之间相关联的耦合系数随转子的转角而改变。因此,根据测得的输出电压,就可以知道转子转角的大小。可以认为,旋转变压器是由随转角θ而改变且耦合系数为Ksinθ或Kcosθ的两个变压器构成的。 


    定子上两个绕组的励磁电压为 Esl=Ecosωt,Es2=Esinωt 
转子两个绕组输出电压为 Erl=K(Eslcosθ-Es2sinθ)=KEcos(ωt+θ) Er2=K(Es2cosθ-Es2sinθ)=KEsin(ωt+θ) 可见,转子绕组输出电压幅值与励磁电压的幅值成正比,对励磁电压的相位移等于转子的转动角度θ,检测出相位θ,即可测出角位移。


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