工业机器人的感知系统课件.ppt

1、 第五章第五章 工业机器人的感知系统工业机器人的感知系统 第五章第五章 工业机器人的感知系统工业机器人的感知系统 概述：概述：机器人感知系统担任着机器人神经系统的角色，将机器人各种内部状态信机器人感知系统担任着机器人神经系统的角色，将机器人各种内部状态信息和环境信息从信号转变为机器人自身或者机器人之间能够理解和应用的息和环境信息从信号转变为机器人自身或者机器人之间能够理解和应用的数据、信息甚至知识，它与机器人控制系统和决策系统组成机器人的核心。数据、信息甚至知识，它与机器人控制系统和决策系统组成机器人的核心。机器人任何行动都要从感知环境开始，如果这个过程遇到障碍，那么它以机器人任何行动都要从感

2、知环境开始，如果这个过程遇到障碍，那么它以后的所有行动都没有依托。没有传感器组成的感知系统的支持，就相当于后的所有行动都没有依托。没有传感器组成的感知系统的支持，就相当于人失去了眼睛、鼻子等感觉器官。一个机器人的智能在很大程度上取决于人失去了眼睛、鼻子等感觉器官。一个机器人的智能在很大程度上取决于它的感觉系统。它的感觉系统。第五章第五章 工业机器人的感知系统工业机器人的感知系统 机器人感知系统通常由多种传感器或视觉系统组成。目前，构成机器人机器人感知系统通常由多种传感器或视觉系统组成。目前，构成机器人感知和控制的传感器种类繁多，具体包括视觉、听觉、触觉、力觉、距离觉、感知和控制的传感器种类繁多

3、，具体包括视觉、听觉、触觉、力觉、距离觉、平衡觉等类型传感器。平衡觉等类型传感器。 传感器用于为机器人系统提供输入信息，由这些传感器组成的传感器用于为机器人系统提供输入信息，由这些传感器组成的“感觉感觉”外部环境的系统就构成了机器人的感知系统，它将机器人内部状态信息（位外部环境的系统就构成了机器人的感知系统，它将机器人内部状态信息（位置、姿态、线速度、角速度、加速度、角加速度、平衡）和外部环境信息转置、姿态、线速度、角速度、加速度、角加速度、平衡）和外部环境信息转变为机器人系统自身、机器人相互之间能够理解和应用的数据、信息、知识变为机器人系统自身、机器人相互之间能够理解和应用的数据、信息、知识

4、的系统，包括各种机器人专用传感器、信号调理电路、模数转换、处理器构的系统，包括各种机器人专用传感器、信号调理电路、模数转换、处理器构成的硬件部分和传感器识别、校准、信息融合与传感数据库所构成的软件部成的硬件部分和传感器识别、校准、信息融合与传感数据库所构成的软件部分。分。 对于不同传感器，原理虽各不相同，但无论是那种原理的传感器，最后对于不同传感器，原理虽各不相同，但无论是那种原理的传感器，最后都需要将被测信号转换为电阻、电容、电感等电量信号，经过信号处理变为都需要将被测信号转换为电阻、电容、电感等电量信号，经过信号处理变为计算机能够识别、传输的信号；对于执行器，则需要将控制数字信号转化为计算

5、机能够识别、传输的信号；对于执行器，则需要将控制数字信号转化为电流、电压信号。电流、电压信号。第五章第五章 工业机器人的感知系统工业机器人的感知系统 研究机器人，首先从模仿人开始。通过考察人的劳动发现，人类是通过研究机器人，首先从模仿人开始。通过考察人的劳动发现，人类是通过5 5种熟知的种熟知的感官（视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉）接收外界信息的，这些信息通过神经传递感官（视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉）接收外界信息的，这些信息通过神经传递给大脑，大脑对这些分散的信息进行加工、综合后发出行为指令，调动肌体（如手给大脑，大脑对这些分散的信息进行加工、综合后发出行为指令，调动肌体（如手足等）执行某些动

6、作。足等）执行某些动作。如果希望机器人代替人类劳动，可以将当今的计算机看做与大脑相当，机器人的机如果希望机器人代替人类劳动，可以将当今的计算机看做与大脑相当，机器人的机构本体（执行机构）可与肌体相当，机器人的各种外部传感器可与五官相当。计算构本体（执行机构）可与肌体相当，机器人的各种外部传感器可与五官相当。计算机是人类大脑或智力的外延，执行机构是人类四肢的外延，传感器视人类五官的外机是人类大脑或智力的外延，执行机构是人类四肢的外延，传感器视人类五官的外延。机器人要获得环境信息，同人类一样需要通过感觉器官。延。机器人要获得环境信息，同人类一样需要通过感觉器官。要使机器人拥有智能，对环境变化作出反

7、应，首先，必须使机器人具有感知环境的要使机器人拥有智能，对环境变化作出反应，首先，必须使机器人具有感知环境的能力，用传感器采集信息是机器人智能化的第一步；其次，如何采取适当的方法，能力，用传感器采集信息是机器人智能化的第一步；其次，如何采取适当的方法，将多个传感器获取的环境信息加以综合处理，控制机器人进行智能作业，则是提高将多个传感器获取的环境信息加以综合处理，控制机器人进行智能作业，则是提高机器人智能程度的重要体现。因此，传感器及其信息处理系统，是构成机器人智能机器人智能程度的重要体现。因此，传感器及其信息处理系统，是构成机器人智能的重要部分，它为机器人智能作业提供决策依据。的重要部分，它为

8、机器人智能作业提供决策依据。第五章第五章 工业机器人的感知系统工业机器人的感知系统 第五章第五章 工业机器人的感知系统工业机器人的感知系统 传感器是一种以一定精度测量出物体的物理、化学变化（如位移、力、加速度、温传感器是一种以一定精度测量出物体的物理、化学变化（如位移、力、加速度、温度等），并将这些变化变换成与之有确定对应关系的、易于精确处理和测量的某种度等），并将这些变化变换成与之有确定对应关系的、易于精确处理和测量的某种电信号（如电压、电流和频率）的检测部件或装置，通常由敏感元件、转换元件、电信号（如电压、电流和频率）的检测部件或装置，通常由敏感元件、转换元件、转换电路和辅助电源四部分组成

9、，转换电路和辅助电源四部分组成，第五章第五章 工业机器人的感知系统工业机器人的感知系统 机器人传感器有多种分类方法，如接触式传感器或非接触式传感器、内部信息传机器人传感器有多种分类方法，如接触式传感器或非接触式传感器、内部信息传感器或外部传感器、无源传感器或有源传感器、无扰传感器或扰动传感器等。感器或外部传感器、无源传感器或有源传感器、无扰传感器或扰动传感器等。非接触式传感器以某种电磁射线（可见光、非接触式传感器以某种电磁射线（可见光、X X射线、红外线、雷达波和电磁射线射线、红外线、雷达波和电磁射线等）、声波、超声波的形式来测量目标的响应。等）、声波、超声波的形式来测量目标的响应。接触式传感

10、器则以某种实际接触（如触碰、力或力矩、压力、位置、温度、磁接触式传感器则以某种实际接触（如触碰、力或力矩、压力、位置、温度、磁量、电量等）形式来测量目标的响应。最普通的触觉传感器就是一个简单的开关，量、电量等）形式来测量目标的响应。最普通的触觉传感器就是一个简单的开关，当它接触零部件时，开关闭合。当它接触零部件时，开关闭合。内部信息传感器是以机器人本身的坐标轴来确定其位置，安装在机器人自身中，内部信息传感器是以机器人本身的坐标轴来确定其位置，安装在机器人自身中，用来感知机器人自己的状态，采集机器人本体、关节和手爪的位移、速度、加速用来感知机器人自己的状态，采集机器人本体、关节和手爪的位移、速度

11、、加速度等来自机器人内部的信息，以调整和控制机器人的行动。内部传感器通常由位度等来自机器人内部的信息，以调整和控制机器人的行动。内部传感器通常由位置、加速度、速度及压力传感器等组成。置、加速度、速度及压力传感器等组成。外部传感器用于机器人对周围环境、目标物的状态特征获取信息，使机器人和外部传感器用于机器人对周围环境、目标物的状态特征获取信息，使机器人和环境发生交互作用，采集机器人和外部环境以及工作对象之间相互作用的信息，环境发生交互作用，采集机器人和外部环境以及工作对象之间相互作用的信息，从而使机器人对环境有自校正和自适应能力。从而使机器人对环境有自校正和自适应能力。第五章第五章 工业机器人的

12、感知系统工业机器人的感知系统 信号信号传感器传感器强度强度点点光电池、光倍增管、一维阵列、二维光电池、光倍增管、一维阵列、二维阵列阵列面面二维阵列或其等效（低维数列扫描）二维阵列或其等效（低维数列扫描）距离距离点点发射器（激光、平面光）发射器（激光、平面光）/ /接收器接收器（光倍增管、一维阵列、二维阵列、两（光倍增管、一维阵列、二维阵列、两个一维或二维阵列、声波扫描）个一维或二维阵列、声波扫描）面面发射器（激光、平面光）发射器（激光、平面光）/ /接收器接收器（光倍增管、二维阵列）、二维阵列或（光倍增管、二维阵列）、二维阵列或其等效其等效声感声感点点声音传感器声音传感器面面声音传感器的二维阵

13、列或其等效声音传感器的二维阵列或其等效力力点点力传感器力传感器触觉触觉点点微型开关、触觉传感器的二维阵列或微型开关、触觉传感器的二维阵列或其等效其等效面面触觉传感器的二维阵列或其等效触觉传感器的二维阵列或其等效温度温度点点热电偶、红外线传感器热电偶、红外线传感器面面红外线传感器的二维阵列或其等效红外线传感器的二维阵列或其等效第五章第五章 工业机器人的感知系统工业机器人的感知系统 ysx第五章第五章 工业机器人的感知系统工业机器人的感知系统 ykx01 122( ).nnbf xaa xa xa x第五章第五章 工业机器人的感知系统工业机器人的感知系统 第五章第五章 工业机器人的感知系统工业机器

14、人的感知系统 第五章第五章 工业机器人的感知系统工业机器人的感知系统 第五章第五章 工业机器人的感知系统工业机器人的感知系统 第五章第五章 工业机器人的感知系统工业机器人的感知系统 第五章第五章 工业机器人的感知系统工业机器人的感知系统 第五章第五章 工业机器人的感知系统工业机器人的感知系统 第五章第五章 工业机器人的感知系统工业机器人的感知系统 第五章第五章 工业机器人的感知系统工业机器人的感知系统 03602na 第五章第五章 工业机器人的感知系统工业机器人的感知系统 第五章第五章 工业机器人的感知系统工业机器人的感知系统 0360an第五章第五章 工业机器人的感知系统工业机器人的感知系统

15、 第五章第五章 工业机器人的感知系统工业机器人的感知系统 第五章第五章 工业机器人的感知系统工业机器人的感知系统 第五章第五章 工业机器人的感知系统工业机器人的感知系统 第五章第五章 工业机器人的感知系统工业机器人的感知系统 t第五章第五章 工业机器人的感知系统工业机器人的感知系统 第五章第五章 工业机器人的感知系统工业机器人的感知系统 第五章第五章 工业机器人的感知系统工业机器人的感知系统 第五章第五章 工业机器人的感知系统工业机器人的感知系统 第五章第五章 工业机器人的感知系统工业机器人的感知系统 第五章第五章 工业机器人的感知系统工业机器人的感知系统 第五章第五章 工业机器人的感知系统工业机器人的感知系统 第五章第五章 工业机器人的感知系统工业机器人的感知系统 第五章第五章 工业机器人的感知系统工业机器人的感知系统 第五章第五章 工业机器人的感知系统工业机器人的感知系统