机器人的加速度传感器的测量方法:速度测量,电磁力或电动力

在讨论加速度传感器时将用到应变仪的工作原理及结 论。伸缩测量仪是一种应力传感器， 一般用于测量机械结 构的变形，进而计算出施于该机械结构的压力。

材料变形的测量方法是以惠斯通(Wheastone) 电桥为 基础的，如图6-8所示。图中：

实际上，图6-8中的四个电阻(R₁~R₄) 采用标准电 阻。全套设备的优点在于其能以线性进行工作。

在应用惠斯通电桥时需要考虑到，电压U 的发生器应高度稳定，接线系统应细心设 计。如果接线不合理，那么可能出现导线电阻偏差以及电阻值随温度变动的情况。由电桥产生的信号很微弱，需要加以放大。放大 一般包括两J，每J放大器具有高的输入阻 抗和低的温度漂移。

加速度传感器用于测量工业机器人的动态控制信号，它具有多种不同的测量方法：

1)由速度测量进行推演。由于信噪比的下降，这种方法很难获得满意的测量结果。

2)已知质量的物体加速度所产生的力是可以测量的。这种传感器应用了应变仪。

3)与被测加速度有关的力可由 一 个已知质量产生。这种力可以为电磁力或电动力 . 而把方程式简化为对电流的测量问题。伺服返回传感器(servo-return sensor)就是依此原 理工作的，而且是已有的Z准确的加速度传感器。 安装在振动体(如机器人机械手)上的振子装置，当用弹簧支撑重物时，其振动与速度 成比例地衰减。装置的位移 x。、重物与装置的相对位置x 之间的关系是：

1)当外部振动频率比系统固有振动频率高得多的时候， x/x 。 趋 于 1 。

2)当外部振动频率比系统固有振动频率低得多的时候，相对位移x 为外部振动位移 x。的二次微分，即与加速度成正比。

3)当外部振动频率与固有振动频率相等时，相对位移x 与外部振动速度成正比。

因此，只要适当选择固有振动频率，就可以把振子装置作为振动位移传感器、振动速 度传感器和振动加速度传感器使用。

图6- 9表示两种加速度传感器的结构原理。其中，图6- 9a 是应用电磁效应原理的加 速度传感器。当可动线圈随物体振动而使切割磁通量发生变化时，将在此线圈两端产生电 压。把此电压加至一定负载，就能测出与电磁力有关的电流。图6-9b 则是应用压电变换 原理的加速度传感器。在钛酸钡等压电材料中，将产生与外加应变成正比的电势，因而也 可以通过对电势或电流的测量来测定加速度。