理论教育 介绍不同类型的接近觉传感器及其应用场景

介绍不同类型的接近觉传感器及其应用场景

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:接近觉传感器是机器人能感知相距几毫米至几十厘米内对象物或障碍物的距离、对象物的表面性质等的传感器。接近觉传感器有电磁式、电容式、超声波式、红外线式、光电式及气动式等类型。这种接近觉传感器精度高,响应快,可在高温环境中使用,但检测对象必须是金属。电容接近觉传感器如图9-27 所示。超声波式接近觉传感器适于较长距离和较大物体的探测,例如对建筑物等进行探测,因此,一般把它用于机器人的路径探测和躲避障碍物。

介绍不同类型的接近觉传感器及其应用场景

接近觉传感器机器人能感知相距几毫米至几十厘米内对象物或障碍物的距离、对象物的表面性质等的传感器。其目的是在接触对象前得到必要的信息,以便后续动作。这种感觉是非接触的,实质上可以认为是介于触觉和视觉之间的感觉。

接近觉传感器有电磁式、电容式、超声波式、红外线式、光电式及气动式等类型。由于相关传感器已在前面项目中详细介绍了,所以在此仅做简单介绍。

(1)电磁式。利用涡流效应产生接近觉。电磁式接近觉传感器如图9-26 所示。加有高频信号IS的励磁线圈L 产生的高频电磁场作用于金属板,在其中产生涡流,该涡流反作用于线圈,通过检测线圈的输出可反映出传感器与被接近金属间的距离。这种接近觉传感器精度高,响应快,可在高温环境中使用,但检测对象必须是金属。

(2)电容式。利用电容量的变化产生接近觉。当忽略边缘效应时,平板电容器的电容量为

式中,A 为极板正对面积;d 为极板间距离;ε 为极板间介质的介电常数;εr为相对介电常数;ε0为真空介电常数。

电容接近觉传感器如图9-27 所示。传感器本体由两个极板组成,极板1 由一个固定频率正弦波电压激励,极板2 外接电荷放大器,0 为被接近物,在传感器两极板和被接近物三者之间形成了一个交变电场。当靠近被接近物时,电场变化引起了极板1、2 间电容C的变化。由于电压幅值恒定,所以电容变化又反映为极板上电荷的变化,从而可检测出与被接近物的距离。电容式接近觉传感器具有对物体的颜色、构造和表面都不敏感且实时性好的优点。但一般按上述结构制作的传感器要求障碍物是导体且必须接地,并且容易受到对地寄生电容的影响。(www.daowen.com)

图9-26 电磁式接近觉传感器

图9-27 电容接近觉传感器

(3)超声波式。超声波式接近觉传感器适于较长距离和较大物体的探测,例如对建筑物等进行探测,因此,一般把它用于机器人的路径探测和躲避障碍物。

(4)红外线式。红外线式接近觉传感器可以探测到机器人是否靠近人或其他热源,这对安全保护和改变机器人行走路径有实际意义。

(5)光电式。光电式接近觉传感器的应答性好,维修方便,目前应用比较广泛,但使用环境受到一定的限制(如对象物体颜色、粗糙度和环境亮度等)。

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