在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中，機(jī)器人需要提供所需信息，以便正確地執(zhí)行相關(guān)操作。一項(xiàng)報(bào)告預(yù)計(jì)，到2021年，全球工業(yè)機(jī)器人傳感器市場(chǎng)(CAGR)將以大約8%的年復(fù)合增長(zhǎng)率穩(wěn)定增長(zhǎng)。另外一份報(bào)告明確指出，在2027年，僅視覺(jué)系統(tǒng)就能實(shí)現(xiàn)57億美元的市場(chǎng)份額，而力傳感器市場(chǎng)將達(dá)到69億美元。
以下是最常用的工業(yè)機(jī)器人傳感器列表。
2-2維視覺(jué)傳感器是一種攝像機(jī)，它能夠完成從運(yùn)動(dòng)物體檢測(cè)到傳輸帶的定位等多種任務(wù)。多款智能攝像機(jī)能對(duì)零件進(jìn)行檢測(cè)，幫助機(jī)器人進(jìn)行定位，根據(jù)機(jī)器人收到的信息來(lái)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整自己的動(dòng)作。
3D視覺(jué)傳感三維視覺(jué)系統(tǒng)是一種具有不同角度的攝像機(jī)或激光掃描裝置來(lái)檢測(cè)物體的第三維空間。比如，零件的提取就是利用三維視覺(jué)技術(shù)來(lái)檢測(cè)物體，生成三維圖像，分析和選擇最佳的取景方式。
力矩傳感器如果說(shuō)視覺(jué)傳感器是機(jī)器人眼睛的，那么力/力矩傳感器給機(jī)器人以觸覺(jué)。機(jī)械手通過(guò)力/力矩傳感器來(lái)感知末端作動(dòng)器的力量。力/力矩傳感器大多位于機(jī)器人與夾具之間，因此，對(duì)夾具的所有反饋都是由機(jī)械手進(jìn)行監(jiān)測(cè)。采用力/力矩傳感器、裝配、人工引導(dǎo)、示教、限力器等應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)。
沖突探測(cè)傳感器有多種形式，它主要應(yīng)用于為協(xié)同機(jī)器人提供一個(gè)安全的工作環(huán)境，以供作業(yè)人員使用。有些感應(yīng)器可能是一種觸覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)，它能感覺(jué)到軟面上的壓力，并向機(jī)器人發(fā)送信號(hào)來(lái)限制或阻止機(jī)器人的移動(dòng)。
有些感應(yīng)器也可直接植入機(jī)器人中。一些公司利用加速計(jì)反饋，另一些則采用電流反饋。不管是哪種情況，當(dāng)機(jī)器人感覺(jué)到異常的力量時(shí)，都會(huì)觸發(fā)緊急制動(dòng)裝置，以確保安全。
要使工業(yè)機(jī)器人能與人協(xié)同工作，首先要找到能保障操作者安全的方法。這種感應(yīng)器有多種形式，從照相機(jī)到激光等等，旨在告知機(jī)器人的環(huán)境。一些安全系統(tǒng)可以設(shè)置為，當(dāng)有人進(jìn)入某一空間時(shí)，機(jī)器人會(huì)自動(dòng)減速運(yùn)行，如果有人繼續(xù)靠近，它將停止工作。以升降機(jī)門為例，激光防盜傳感器。如果有激光探測(cè)到障礙，升降機(jī)將立即停車并返回，避免碰撞。
在其他傳感器市場(chǎng)上，有許多傳感器可適應(yīng)各種應(yīng)用。比如焊接跟蹤傳感器等等。
觸感傳感器也日益流行起來(lái)。這種類型的傳感器一般都安裝在扶手上，用于探測(cè)和感知抓取的對(duì)象。感應(yīng)器能探測(cè)力并對(duì)力分布情況進(jìn)行探測(cè)，從而準(zhǔn)確地了解物體的位置，使您能控制抓握的位置和末端作用力。另有一些觸覺(jué)傳感器，能夠測(cè)量熱的變化。
可視化和近景傳感器與自動(dòng)駕駛汽車相似，包括照相機(jī)、紅外、聲納、超聲波、雷達(dá)和激光雷達(dá)。有些情況下可使用多臺(tái)攝像機(jī)，特別是立體視覺(jué)。結(jié)合使用這些傳感器，機(jī)器人就能判斷大小、識(shí)別對(duì)象、確定距離。
RFID敏感器能夠提供識(shí)別碼，并允許經(jīng)過(guò)授權(quán)的機(jī)器人獲得其它信息。
傳聲器(聲學(xué)傳感器)幫助工業(yè)機(jī)器人接收語(yǔ)音指令，并在熟悉的環(huán)境中識(shí)別異常聲音。若加入壓電傳感器，則能識(shí)別和消除振動(dòng)噪聲，避免機(jī)器人錯(cuò)誤理解語(yǔ)音指令。高級(jí)算法甚至允許機(jī)器人了解說(shuō)話人的情緒。
作為機(jī)器人自我診斷的一部分，溫度感應(yīng)可以被用來(lái)確定機(jī)器人周圍的環(huán)境，避免潛在的有害熱源。機(jī)器人可以通過(guò)化學(xué)、光、色等傳感器來(lái)評(píng)估、調(diào)節(jié)和探測(cè)存在的環(huán)境問(wèn)題。
穩(wěn)定性對(duì)人型機(jī)器人來(lái)說(shuō)，行走、跑步、甚至跳舞都是個(gè)重要問(wèn)題。為了給機(jī)器人提供精確位置數(shù)據(jù)，他們需要和智能手機(jī)一樣的傳感器。這種應(yīng)用中使用了9自由度(9DOF)傳感器或慣性測(cè)量裝置(IMU)，包括3軸加速度計(jì)、3軸陀螺和3軸磁力計(jì)。
感應(yīng)器是實(shí)現(xiàn)軟件智能的重要組成部分，沒(méi)有傳感器，許多復(fù)雜的操作就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。他們既能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜操作，又能保證操作在執(zhí)行時(shí)能得到很好的控制。
什么傳感器主要用于工業(yè)機(jī)器人避障？
通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)地獲得移動(dòng)機(jī)器人周圍的障礙物信息，包括大小、形狀、位置等，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的避障。目前常用的避障傳感器有許多種，常見(jiàn)的是視覺(jué)傳感器、激光傳感器、紅外線傳感器、超聲傳感器等。
超聲傳感器
超聲傳感技術(shù)的基本原理是測(cè)量超聲的飛行時(shí)間，距離以d=t/2為單位，其中，d為距離，v為聲速，t為飛行時(shí)間。
一種超聲傳感信號(hào)表示。距離是由由壓電或靜電波發(fā)射而成，頻率為幾十kHz的超聲脈沖構(gòu)成波包，該系統(tǒng)利用某一閾值的反向聲波，再利用測(cè)飛時(shí)間來(lái)計(jì)算。超聲傳感器的作用距離一般不大，一般的有效檢測(cè)距離幾米遠(yuǎn)，但存在數(shù)十毫米的最小探測(cè)盲區(qū)。超聲波傳感器具有成本低廉、實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于移動(dòng)機(jī)器人。
紅外線傳感器
通常紅外測(cè)距都是利用三角測(cè)距原理。紅外線發(fā)射器按一定角度發(fā)射紅外線，遇到目標(biāo)后，光會(huì)反向返回，在探測(cè)到反射光后，利用其結(jié)構(gòu)上的幾何三角關(guān)系計(jì)算出目標(biāo)距離D。
在距離足夠近的情況下，超出CCD的探測(cè)范圍，即使物體很近，傳感器也看不見(jiàn)。在目標(biāo)距離D較大的情況下，L值較小，測(cè)量精度較低。所以，普通的紅外傳感器測(cè)量距離較近，小于超聲，同時(shí)遠(yuǎn)距離測(cè)量還有最小距離限制。此外，對(duì)于透明或近似黑體的物體，紅外傳感器不能探測(cè)到距離。但是，與超聲相比，紅外傳感器的帶寬要大得多。
激光器傳感器
常用的激光雷達(dá)是以飛行時(shí)間為基礎(chǔ)的，它通過(guò)測(cè)量激光的飛行時(shí)間來(lái)測(cè)距離d=ct/2，與前面提到的超聲波公式相似，其中d表示距離，c為光速，t表示發(fā)射時(shí)間間隔。
最簡(jiǎn)單的方法是測(cè)量反射光的相移，傳感器在已知的頻率下發(fā)出一定幅度的調(diào)制光，并測(cè)量發(fā)射與反相信號(hào)之間的相移。
調(diào)變信號(hào)的波長(zhǎng)為lamda=c/f，其中c是光速，f是調(diào)制頻率，在測(cè)量發(fā)射和反射光束間相移差theta后，可以用lamda*theta/4pi計(jì)算得到。
圖像傳感器
通常使用的計(jì)算機(jī)視覺(jué)方案還有許多種，如雙目視覺(jué)、基于TOF的深度攝像機(jī)、基于結(jié)構(gòu)光的深度攝像機(jī)等。
以結(jié)構(gòu)光為基礎(chǔ)的深度照相機(jī)發(fā)出的光線，會(huì)產(chǎn)生相對(duì)隨機(jī)而固定的斑點(diǎn)圖像，光點(diǎn)擊中目標(biāo)，因?yàn)榕c攝像機(jī)距離不同，被攝像機(jī)捕獲的位置也不同。該算法首先計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)圖樣在不同位置上的相位偏差，并根據(jù)攝像機(jī)位置、傳感器尺寸等參數(shù)計(jì)算出目標(biāo)到攝像機(jī)之間的距離。
雙眼視覺(jué)測(cè)距實(shí)質(zhì)上也是三角測(cè)距方法，因?yàn)閮蓚€(gè)攝像機(jī)的位置不同，看起來(lái)像人的雙眼一樣，看起來(lái)也不一樣。同樣的點(diǎn)P，兩個(gè)攝像機(jī)所看到的點(diǎn)位也不一樣，此時(shí)，點(diǎn)的距離可以用三角測(cè)量來(lái)測(cè)量。
深圳市力準(zhǔn)傳感器技術(shù)有限公司是一家集生產(chǎn)、銷售、銷售、售后服務(wù)為一體的高精度測(cè)力傳感器、三軸力傳感器、扭力傳感器、柱式傳感器、生產(chǎn)、銷售、售后服務(wù)于一體的綜合性技術(shù)創(chuàng)新企業(yè)。專業(yè)生產(chǎn)各類稱重、測(cè)力、壓力、扭矩傳感器等數(shù)千種產(chǎn)品。稱重范圍小到幾克，大到1000多噸；配有高、中、低溫傳感器，能適應(yīng)各種惡劣環(huán)境。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造、紡織、電子、石油、化工、機(jī)械加工、能源、環(huán)保、醫(yī)療、運(yùn)輸、建材等行業(yè)中。
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