机器人触须传感器工作机理的研究

本文介绍了机器人触须传感器的结构和工作原理,通过测量触须的振动频率,确定触须与障碍物接触位置。实验数据和结果证明了这一方法的可行性。提出一种简便的机器人运动控制策略,以触须根部位移量的大小控制机器人与障碍物的接触距离,以位移量变化量的大小控制机器人运动方向,进而调整运动路线,实现机器人避障。     

基于触须传感器的距离测量研究

提出了一种运用触须传感器进行距离测量的新方法。将触须看作一弹性梁,根据经典材料力学建立其力学模型,推导出测量接触距离的理论公式。触须通过移动或绕其根部转动来触碰物体,记录根部的位移或转角以及离根部一定距离处的偏移量,再根据所推导的公式,就可以算出触须根部到接触点之间的距离。最后运用ANSYS/LS-DYNA进行触须触碰物体仿真实验,验证该方法的可行性和有效性。     

基于PSD的一维位移测量系统

介绍了PSD（Position Sensitive Detector）传感器的结构及工作原理,设计了一种基于PSD的非接触精密位移测量系统。系统包括PSD传感器、控制系统和上位机3部分。对控制系统的硬件电路进行了详细介绍,控制系统以STC89C52RC单片机和具有24位转换精度的AD7714为核心。单片机通过AD7714采集PSD传感器的输出信号,再对采集到的位移信号分析处理后将数据打包通过RS-485接口传给上位机,位移值在上位机界面上显示出来,实现了对系统的远程控制和实时测量。系统的量程为-10－＋10mm,测量分辨率达到了1μm,测量精度较高。     

二维位置敏感器件背景光消除的神经网络方法

位置敏感器件 (position sensitive detectors,简称 PSD)是一种可直接对其光敏面上光斑位置进行检测的光电器件 ,常用于非接触高精度动态位移监测。 PSD器件使用中的一个关键问题是如何克服背景光的干扰 ,以提高检测的精度和可靠性。根据 PSD的原理及特征方程 ,分析了存在背景光时 PSD输出信号是非线性的。提出一种基于神经网络的 PSD背景光非线性修正方法。利用神经网络具有逼近任意非线性函数的特点 ,通过训练使神经网络建立在不同背景光下 PSD输出与其标准值之间的非线性映射关系 ,实现 PSD全程跟踪补偿。计算机仿真表明 ,该方法能有效地消除背景光的影响     

PSD抗杂光干扰措施的研究

光电位置敏感器件(PSD)是一种可直接对其光敏面上光斑位置进行检测的光电器件,基于光电位置敏感器件可以构成多种非接触的高精度动态位移监测仪器.介绍了位置敏感探测器(PSD)的工作原理及其性能,分析了PSD工作时杂散光对其测量的影响,提出其相应解决方案.     

准确定位物体位置的柔性触须传感器

柔性触须传感器是触觉传感器的一种,是对动物触须功能的仿生设计,具有应用范围广、限制小、准确度高等特点,近几年得到机器人研究者的普遍关注。利用霍尔元件和触点传感器作为检测单元,通过对传感器结构的优化设计和对柔性触须的受力分析,提出了一种仿生柔性触须传感器的设计方法,并推导了柔性触须传感器的定位方法,实现了对接触物体三维位置的准确定位。该触须传感器结构简单,便于调节和安装。经实验验证,其线性性、重复性等静态特性优异,位移定位误差1 mm,角度误差5°,位移分辨率和角度分辨率分别可达到0.1 mm和1°,能够准确定位多种触碰状态下的物体位置,可用于遥操作机械臂等需要准确定位物体位置或精密操作的执行器末端。     

基于位置敏感探测器的六自由度精密位姿测量系统

位置敏感探测器(Position Sensitive Detector,PSD)是一种高精度的二维位移测量传感器,利用三片二维PSD的组合实现空间六自由度相对运动的位移和角度测量。测量系统主要包括三片PSD传感器(包括PSD光敏面和发光管)、低噪声的信号调理和AD采集电路,采用三片PSD正交布局方案,通过PSD光敏面的光点位置计算相对运动的位移和角度。设计了六自由度的PSD标定测试系统,用于PSD测量系统中心偏移和发光管安装误差的标定测试。测试结果表明,PSD测量系统的测量范围优于位移±10mm、角度±2.5°,标定后PSD测量系统的噪声误差为位移0.1mm、角度0.02°,测量系统的绝对位移误差小于0.5mm、角度误差小于0.14°,满足系统0.5mm和0.5°的指标要求。此外,对PSD传感器的环境适应性进行了评估。PSD测量系统具有量程宽、精度高、线性度好的优点,成功应用于天舟1号货运飞船微重力主动隔振装置的相对运动测量中。     

高精度调频式电容位移传感器

设计了一种单极板调频式电容位移传感器,可实现非接触微位移测量.其原理为通过双路差频方法得到位移-频率的调制信号,再由乘法器鉴频得到位移变化量.电路包括测头及LC振荡电路、本振电路、混频下变频电路和鉴频电路.实验表明该传感器分辨力达到5 nm,并具有较好的线性度.     

反射式光纤位移传感器的实验与研究

为了解决在检测工件表面时,某些工件不宜接触测量的问题,设计了一种基于光纤位移传感器的非接触测量装置。该装置根据光纤反射调制原理,采用精密微调平台作为位移调整工具,利用电子电路和软件对传感器的输出信号进行二次处理,经计算后得出输出量与位移量的关系,从而实现零件表面位移量的非接触测量。实验表明:该光纤位移传感器性能稳定、测量精度高、线性度良好,在1 mm范围内其输出基本与位移成线性关系,线性度可达±3.06%,迟滞可达±1.15%,适于非接触的各种位移量的测量。     

基于位置敏感器件的液位检测系统及其数据处理

精确测量光固化成型设备中光敏树脂的液面位置是确保成型精度的关键,根据激光三角法原理设计基于PSD的液位检测系统,采用点激光和一维位置敏感器件组成液位检测系统。通过测量点激光在PSD上的位移量来获取液面位置的变化量,在分析PSD误差特点基础上,通过优化结构设计、信号采集、检测系统标定和实时数据处理4个方面来提高检测精度。实际测试表明:液位检测系统量程中间位置的误差小于0.27%,两边误差小于0.4%,可满足系统测量精度要求。