机器人传感器的功能与应用详解

传感技术是先进机器人的三大要素（感知、决策和动作）之一，工业机器人根据完成的任务不同，配置的传感器类型和规格也不同。通常根据用途的不同，机器人传感器可以分为两大类：用于检测机器人自身状态的内部传感器和用于检测机器人相关环境参数的外部传感器。

内部传感器就是测量机器人自身状态的功能元件，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，还有倾斜角和振动等物理量。内部传感器常用于控制系统中，用于反馈元件，检测机器人自身的状态参数，如关节运动的位移、速度、加速度、力和力矩等。

外部传感器则主要用于测量机器人周边环境参数，通常跟机器人的目标识别、作业安全等因素有关。从机器人系统的观点来看，外部传感器的信号一般用于规划决策层。外部传感器可分为接触传感器和非接触传感器，通常包括视觉传感器、接近觉传感器、力传感器和触觉传感器四种。如图4-18所示为工业机器人传感器的分类。

图4-18 工业机器人传感器的分类

选择机器人传感器完全取决于机器人的工作需要和应用特点，对机器人感觉系统的要求是选择机器人传感器的基本依据。机器人也和人一样，必须要收集周围环境的大量信息才能更有效地工作，例如在捡拾物体的时候，他们需要知道该物体是否已经被捡到，否则下一步工作无法进行。当机器人手臂在空间运动时，必须要避开各种障碍物，并以一定的速度接近工作对象。机器人所要处理的工作对象的重量很大，有时候容易破碎，有时候温度很高，机器人对这些特征都要识别并作出相应的决策，才能更好地完成任务。

以机器人弧焊加工为例，机器人弧焊是在被焊接件上沿需要的路线（焊缝）把被焊接件连接在一起。假如机器人没有感觉能力，不能自行观察焊接，那么只能在机器人预先编程时精确地输入焊接位置来工作。实际工作中焊接不允许有误差，这样，机器人的运行轨迹就不允许有误差，否则焊缝会出现误焊，这些要求有时很难达到。因此，人们在弧焊机器人上装备较为先进的焊缝自动跟踪系统，一旦机器人偏离实际工件的焊缝，焊缝跟踪系统将反馈偏离信息。机器人允许被焊接工件及其焊缝存在一定的误差，机器人的运动轨迹精度也不需要太高。(www.xing528.com)

机器人对传感器的一般性要求如下：

1）精度高、重复性好。机器人是否能够准确无误地正常工作，往往取决于其所用传感器的测量精度。

2）稳定性和可靠性好。保证机器人能够长期、稳定、可靠地工作，尽可能避免在工作中出现故障。

3）抗干扰能力强。工业机器人的工作环境往往比较恶劣，其所用传感器应能承受一定的电磁干扰、振动，并能在高温、高压、高污染环境中正常工作。

4）重量轻、体积小、安装方便。

5）价格低。