機(jī)器人機(jī)械手爪上裝近距定位傳感器的種類和特點(diǎn)

　　圖1為若干個(gè)接觸傳感器配置在機(jī)械手爪上，使得整個(gè)表面都有了觸覺。圖1給出的是裝有24個(gè)觸角傳感器的有知覺的手爪（圖中1、2）。這種手爪測(cè)定到物體（圖中4）的距離精度為0.5～0.7毫米，而測(cè)定物體方向的精度為±15°。除觸角傳感器外，手爪上還裝有近距定位光學(xué)傳感器（圖中3）。

　　圖2是傳感器的裝配圖，其中1-白熾燈；2-觸覺傳感器；3-殼體；4-光電二極管；5-觸點(diǎn)。為了能夠安裝大量的傳感器。把觸角和近距定位傳感器的元件裝在手爪結(jié)構(gòu)之中。

　　用特殊組合的接觸傳感器組能夠獲得關(guān)于被物體形狀的信息。為此，有各種有效的觸摸物體的方法。其中有把9個(gè)具有線性特性的敏感元件按一定陣式排列，由此可以判明圓柱、球、圓錐、立方體、角錐等物體的形狀。物體尺寸變化幾倍也不會(huì)影響判定結(jié)果。

　　組成壓力傳感器的主要部件可以是應(yīng)變儀，也可以是金屬聚合材料，或者是對(duì)壓力敏感的半導(dǎo)體元件。傳感器通常配置在手爪的內(nèi)表面上。這些傳感器配置成一條線或配置成一定陣式，以便獲得手爪表面壓力分布情況的信息。當(dāng)手爪抓起固體物品時(shí)，手爪表面壓力分布特性與手爪表面和零件相接觸的程度是對(duì)應(yīng)的。因而，壓力傳感器的信號(hào)也可以用來(lái)確定手爪抓住的零件的形狀。壓力傳感器特性在被測(cè)壓力的整個(gè)范圍內(nèi)都應(yīng)是線性的。

　　當(dāng)被抓住的物體相對(duì)手爪挾口有相對(duì)移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)傳感器就產(chǎn)生信號(hào)。此外，也常常用滑動(dòng)量的大小。獲得滑動(dòng)信息的基本方法有：

　　（1）分析針狀敏感元件沿被滑物體表面移動(dòng)時(shí)的振動(dòng)；

　　（2）把滑動(dòng)位移變換成與測(cè)量相聯(lián)的滾輪的轉(zhuǎn)動(dòng)；

　　（3）在手爪上裝上一排壓力傳感器，分析手爪的各手指之間壓力分布變化情況。目前，這種方法是很有發(fā)展前途的。

　　近距定位傳感器裝在機(jī)器人的機(jī)械手爪上。用它判定手爪外表面幾十毫米距離之內(nèi)有沒(méi)有物體。這種傳感器通常是電磁式的、光學(xué)式的、超聲波式的。

　　電磁式傳感器的工作原理是，當(dāng)傳感器靠近物體時(shí)，記錄出電磁參數(shù)變化。這種傳感器的優(yōu)點(diǎn)是精度高、可靠性強(qiáng)。但是，它只能對(duì)金屬物體起作用。日本的“日立”焊接機(jī)器人的機(jī)械手上安裝了二個(gè)感應(yīng)式傳感器。用它來(lái)測(cè)量到焊板和互相垂直放置的零件隔板的距離。利用傳感器的信號(hào)可以準(zhǔn)確地監(jiān)視零件的對(duì)接。

　　光學(xué)式傳感器由光源和接收物體反射光線的光敏元件組成。光源是一個(gè)能裝上聚焦透鏡的小型燈泡。可用光電二極管、光電晶體管作為光敏元件。為減少外界光源的影響，傳感器的光通量要加以調(diào)制。光學(xué)式傳感器在手爪上的配置以及各傳感器的安裝情況如圖1和圖2所示。6個(gè)光學(xué)式近距定位傳感器分散地安裝在手爪的手指上。用它們來(lái)測(cè)定在距離為10～25毫米之內(nèi)的物體、障礙物和其它物體的外表面的位置，其準(zhǔn)確度可達(dá)到2毫米。在手爪的內(nèi)表面分散地安裝著4個(gè)光學(xué)傳感器。這些傳感器是接收透過(guò)手指之間直接射進(jìn)的光線而工作的。這樣就能檢查手爪是否抓到了物體，并且能大致地確定物體的位置。

　　超聲波近距定位傳感器也是由信號(hào)發(fā)送器和接收器組成的。根據(jù)反射回來(lái)的超聲波信號(hào)來(lái)發(fā)現(xiàn)物體和測(cè)定到該物體的距離。與光學(xué)式傳感器相比，超聲波傳感器有如下優(yōu)點(diǎn)：可以發(fā)現(xiàn)透光的物體；振動(dòng)發(fā)生器的工作壽命實(shí)際上是沒(méi)有限制的；它的指示與照明度無(wú)關(guān)；灰塵、蒸氣以及其它的環(huán)境因素對(duì)傳感器影響不大；在水下也能測(cè)量。