第三节 机器人触觉传感器
?是对人类的触觉的模仿，分两类：
1）简单的接触传感器，探测是否与周围物
体接触，如开关型传感器。
2）复杂的触觉传感器，除了能探测周围物
体的存在，而且还能感知物体外部的轮
廓。
机器人触觉包括：
接触觉，压觉，力觉，滑觉 等。
一、接触觉传感器
?检测机器人的某些部位与外界物体 接触
与否。
?常见的有 4种
1） 金属圆顶 式高密度接触觉传感器。
2） 碳纤维纸 式高密度接触觉传感器。
3） 导电橡胶 式接触觉传感器。
4） 导电橡胶丝 式接触觉传感器。
见下图 7-8。
?正在研究更完善、优化的传感器，如人
工皮肤，其实质就是接触觉 传感器阵列 。
?接触觉信息处理分两个阶段：
1）预处理：对原始信息, 加工, 。
2）再加工：进一步对信息进行处理。
涉及 数字信号处理、图像处理、计算机图
形学、人工智能、模式识别 等知识。
二、压觉传感器
?用来检测机器人手指的握持面上承受的
压力 大小 和 分布 （分布式压觉传感器）。
?特点,小型轻便、响应快、阵列密度高、
在线性好、可靠性高。
?硅电容式压觉传感器：
读出电路及波形（类似前面压敏传感器）
三、力觉传感器
?用于感知机器人的指、肢和关节在工作
和运动中所受力的大小和方向。
?特点：检测多维作用力。
?主要部件,应变片、压电传感器、电容
式传感器、光电式传感器和电磁式力传
感器。
?按位置分为三种形式,关节力传感器、
腕力传感器,支座传感器。
两种腕力传感器：
四、滑觉传感器
?机器人抓住某物体时，必须对物体施以
最佳大小的把握力，以保证既能抓住，
又不至于抓坏。为此，应检测手指与物
体接触面之间 相对运动（滑动）的大小
和方向。
?常见的两种：
1）光电式。
2）环形。
五、仿生皮肤
?具有接触觉、压觉、滑觉和热觉等多种
传感功能，象人的皮肤一样。
?常用材料,高分子材料 PVDF（聚偏二氟
乙烯）。
?特点,几十 μm，具有压电、热释电效应。
柔性好、机械强度高、频响宽、工作温
度宽、体电阻高、重量轻。
当机器人的手抓物体时的波形：
其他 PVDF：
第四节 机器人接近觉传感器
?接近觉介于触觉和视觉之间的感觉，距
离一般为几 mm~几十 mm。
?种类,电磁式、光电式、电容式等多种 。
一、电磁式接近觉传感器
电涡流式,基本原理是：
当今属块置于交变的
磁场中时，金属体内
产生涡流，大小随激
励线圈与对象表面距离
的变化有关。
缺点,不能感知非金属材料的物体,
二、光电式接近觉传感器
?θ ↑→距离近； θ ↓→距离远。
?缺点,不能测距离；物体折射率影响灵
敏度。
三、超声波接近传感器
?通过超声波换能器实现，发射的超声波
经过物体反射后接收，通过 时间 和 相位
检测出距离。
?可以使用两个换能器（一发，一收）或
一个换能器（兼发、收）。
两种距离探测方法：
1）脉冲延时法
2）相位调制法
L=vt/2 L=λ（ n+△ φ /2π） / 2
?作业, 1.机器人传感器的种类和特点,
2.机器人视觉图像处理分哪两个过
程?如何确定二值化阈值?
3.触觉传感器的种类和作用,
4.简述 3种接近觉传感器的原理及
特点,
?是对人类的触觉的模仿，分两类：
1）简单的接触传感器，探测是否与周围物
体接触，如开关型传感器。
2）复杂的触觉传感器，除了能探测周围物
体的存在，而且还能感知物体外部的轮
廓。
机器人触觉包括：
接触觉，压觉，力觉，滑觉 等。
一、接触觉传感器
?检测机器人的某些部位与外界物体 接触
与否。
?常见的有 4种
1） 金属圆顶 式高密度接触觉传感器。
2） 碳纤维纸 式高密度接触觉传感器。
3） 导电橡胶 式接触觉传感器。
4） 导电橡胶丝 式接触觉传感器。
见下图 7-8。
?正在研究更完善、优化的传感器，如人
工皮肤，其实质就是接触觉 传感器阵列 。
?接触觉信息处理分两个阶段：
1）预处理：对原始信息, 加工, 。
2）再加工：进一步对信息进行处理。
涉及 数字信号处理、图像处理、计算机图
形学、人工智能、模式识别 等知识。
二、压觉传感器
?用来检测机器人手指的握持面上承受的
压力 大小 和 分布 （分布式压觉传感器）。
?特点,小型轻便、响应快、阵列密度高、
在线性好、可靠性高。
?硅电容式压觉传感器：
读出电路及波形（类似前面压敏传感器）
三、力觉传感器
?用于感知机器人的指、肢和关节在工作
和运动中所受力的大小和方向。
?特点：检测多维作用力。
?主要部件,应变片、压电传感器、电容
式传感器、光电式传感器和电磁式力传
感器。
?按位置分为三种形式,关节力传感器、
腕力传感器,支座传感器。
两种腕力传感器：
四、滑觉传感器
?机器人抓住某物体时，必须对物体施以
最佳大小的把握力，以保证既能抓住，
又不至于抓坏。为此，应检测手指与物
体接触面之间 相对运动（滑动）的大小
和方向。
?常见的两种：
1）光电式。
2）环形。
五、仿生皮肤
?具有接触觉、压觉、滑觉和热觉等多种
传感功能，象人的皮肤一样。
?常用材料,高分子材料 PVDF（聚偏二氟
乙烯）。
?特点,几十 μm，具有压电、热释电效应。
柔性好、机械强度高、频响宽、工作温
度宽、体电阻高、重量轻。
当机器人的手抓物体时的波形：
其他 PVDF：
第四节 机器人接近觉传感器
?接近觉介于触觉和视觉之间的感觉，距
离一般为几 mm~几十 mm。
?种类,电磁式、光电式、电容式等多种 。
一、电磁式接近觉传感器
电涡流式,基本原理是：
当今属块置于交变的
磁场中时，金属体内
产生涡流，大小随激
励线圈与对象表面距离
的变化有关。
缺点,不能感知非金属材料的物体,
二、光电式接近觉传感器
?θ ↑→距离近； θ ↓→距离远。
?缺点,不能测距离；物体折射率影响灵
敏度。
三、超声波接近传感器
?通过超声波换能器实现，发射的超声波
经过物体反射后接收，通过 时间 和 相位
检测出距离。
?可以使用两个换能器（一发，一收）或
一个换能器（兼发、收）。
两种距离探测方法：
1）脉冲延时法
2）相位调制法
L=vt/2 L=λ（ n+△ φ /2π） / 2
?作业, 1.机器人传感器的种类和特点,
2.机器人视觉图像处理分哪两个过
程?如何确定二值化阈值?
3.触觉传感器的种类和作用,
4.简述 3种接近觉传感器的原理及
特点,
