机器人的触觉传感器：应用微限位开关,隔离式双态接触传感器,单模拟量传感器

对于新一代机器人，特别是 各种移动机器人，则要求具有自校正能力和反应环境不测变化的能力。已有越来越多的机 器人具有各种外部感觉能力。

1. 应用微限位开关的五指机械手

微型开关可能是接触传感器Z经济和Z常用的类型。微开关的安装位置应保障工作空间内的物体避免 事故性碰撞。当装有灵敏元件时，这类设备还能保护物体不受到过大的作用力。

图6-13表示一个接到机械手的接触开关系统。这 个机械手具有整体式手掌，各个开关共用一条地线。 这时的机械手处于空载状态，五个微开关均打开，因 而放大器的输人端均为高电位，即处于逻辑“1”状 态。如果有任一个微开关因手指接触到物体而接通， 那么就送一个逻辑“0”至放大器。

2. 隔离式双态接触传感器

隔离式双态接触传感器系统主要由双稳态开关组成。当把此开关装在机器人手臂上时，能够避免手臂 与障碍物相碰撞。工业机器人手臂上一般不装设这种 保护装置。如果把开关装在机械手末端(如夹手)上， 那么其作用就比较大。图6-14表示装有这种传感器的夹手。这种传感器的重复度可达1μm, 分辨度为2 μm。

图6-14的触觉传感器能够提供更多的信息。如果要这个夹手达到全部可达空间，那 么传感器1～4将发出安全接触信号，并对工作策略产生影响。如果传感器1被触发，那 么机械手的夹手必定向下移动。传感器5和6具有不同的功用。如果同时触发它们，而且 夹手口部距离AB 为Z短，那么这表明夹手没有抓到物体。如果传感器5和6只有一个被 触发，而且 AB 的距离为Z大，那么这表明夹手已移动，而且碰到一个被夹手抓住的物体 或障碍。如果传感器5和6均被激发，而且AB 小于AB 的Z大值，那么这说明夹手抓住 了某个物体。

距离AB 提供了夹手内物体的信息，如维数等。把这种信息加至数据库.就能够保证 进行成功的操作。

3. 单模拟量传感器

在原理上，单模拟量传感器是一个输出正比于局部 应力的系统。可用它来检测静态特性(位置检测)和动态 特性(力或应力检测)。根据它在机器人上的安装位置以 及它与其他传感器的联系情况，其作用是多样的。下面 举两个例子。

(1)桥式接触探测器

桥式接触探测器由敏感元件组成，它能够测量由探 测器施于物体的力F 的三个分力F, 、F, 和 F₂, 见图6-15。 探测器的探头直径为3mm, 长度为12mm, 它与物体相接 触，并把压力传递到一个柔性的十字形叶片上。叶片上 测量电桥

装有3～4个测量桥，用于检测压力分量 F. 以及两个扭矩M, 和 M( 分 别 对 应ox 和 oy 轴)。对系统进行控制，使探头压力在任何方向都维持不变。探头可沿 x,y 和z 三个自由 度移动。探头运动控制可由程序自动进行，也可用控制盒手动控制。经过适当的探测，就 能够知道机器人环境的概况。

(2)灵敏指头夹持器

图6-16表示出机器人两手指中的一个。每个手指装有7个灵敏的控制板.用以检测 机器人末端装置与环境的接触。每个手指内部装设18个单模拟量传感器，其作用原理如 下：每个按钮触发一道被遮掩的光束，就像受到应力作用一样。光束从发光二极管发出， 并由光晶体管接收。这个系统能够控制夹紧力的测量与调整，并给出被夹持物体的粗略 形 状 。