機器人機械手爪上裝近距定位傳感器的種類和特點

　　圖1為若干個接觸傳感器配置在機械手爪上，使得整個表面都有了觸覺。圖1給出的是裝有24個觸角傳感器的有知覺的手爪（圖中1、2）。這種手爪測定到物體（圖中4）的距離精度為0.5～0.7毫米，而測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。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構之中。

　　用特殊組合的接觸傳感器組能夠獲得關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影響判定結果。

　　組成壓力傳感器的主要部件可以是應變儀，也可以是金屬聚合材料，或者是對壓力敏感的半導體元件。傳感器通常配置在手爪的內表面上。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。當手爪抓起固體物品時，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應的。因而，壓力傳感器的信號也可以用來確定手爪抓住的零件的形狀。壓力傳感器特性在被測壓力的整個范圍內都應是線性的。

　　當被抓住的物體相對手爪挾口有相對移動時，滑動傳感器就產生信號。此外，也常常用滑動量的大小。獲得滑動信息的基本方法有：

　　（1）分析針狀敏感元件沿被滑物體表面移動時的振動；

　?。?）把滑動位移變換成與測量相聯(lián)的滾輪的轉動；

　?。?）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器人的機械手爪上。用它判定手爪外表面幾十毫米距離之內有沒有物體。這種傳感器通常是電磁式的、光學式的、超聲波式的。

　　電磁式傳感器的工作原理是，當傳感器靠近物體時，記錄出電磁參數變化。這種傳感器的優(yōu)點是精度高、可靠性強。但是，它只能對金屬物體起作用。日本的“日立”焊接機器人的機械手上安裝了二個感應式傳感器。用它來測量到焊板和互相垂直放置的零件隔板的距離。利用傳感器的信號可以準確地監(jiān)視零件的對接。

　　光學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制。光學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個光學式近距定位傳感器分散地安裝在手爪的手指上。用它們來測定在距離為10～25毫米之內的物體、障礙物和其它物體的外表面的位置，其準確度可達到2毫米。在手爪的內表面分散地安裝著4個光學傳感器。這些傳感器是接收透過手指之間直接射進的光線而工作的。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發(fā)送器和接收器組成的。根據反射回來的超聲波信號來發(fā)現物體和測定到該物體的距離。與光學式傳感器相比，超聲波傳感器有如下優(yōu)點：可以發(fā)現透光的物體；振動發(fā)生器的工作壽命實際上是沒有限制的；它的指示與照明度無關；灰塵、蒸氣以及其它的環(huán)境因素對傳感器影響不大；在水下也能測量。