還記得機(jī)器貓嗎？還記得變形金剛嗎？想必每個(gè)小男孩都有一個(gè)機(jī)器人夢(mèng)想，現(xiàn)在的機(jī)器人已經(jīng)開始走進(jìn)我們的日常生活，比如掃地機(jī)器人。機(jī)器人是由計(jì)算機(jī)控制的復(fù)雜機(jī)器，它具有類似人的肢體及感官功能；動(dòng)作程序靈活；有一定程度的智能；在工作時(shí)可以不依賴人的操縱。隨著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)器人不再只是那個(gè)搬運(yùn)重物的工具，傳感器技術(shù)的應(yīng)用，讓工業(yè)機(jī)器人變得智能了許多，傳感器為機(jī)器人增加了感覺，為機(jī)器人高精度智能化的工作提供了基礎(chǔ)。

料市面上最常見的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域就是搬運(yùn)，點(diǎn)焊，噴涂和弧焊。工業(yè)機(jī)器人由主體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個(gè)基本部分組成。主體即機(jī)座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括臂部、腕部和手部，有的機(jī)器人還有行走機(jī)構(gòu)。不同的構(gòu)件需要采用不同的材料。

那么工業(yè)機(jī)器人常用材料有哪些？首先在機(jī)器人的鋼結(jié)構(gòu)中就必不可以少的會(huì)有鋼材，而有些機(jī)器人為了減輕重量就會(huì)使用鋁材，甚至有些機(jī)器人手臂采用的是碳纖維復(fù)合材料。

機(jī)器人手臂重了負(fù)載及慣量大，輕了機(jī)械強(qiáng)度又會(huì)有問題，現(xiàn)在多是采用的鋁鎂合金、碳纖維。

工業(yè)機(jī)器人機(jī)械臂材料涉及到設(shè)計(jì)，工藝，選型，加工，裝配，鈑金，模具，液壓，各種層面，還有機(jī)械臂電纜壽命這些都是在選材時(shí)需要考慮的問題。

而不同應(yīng)用場景下的機(jī)器人會(huì)有不同的材料需求，有些的需要防止腐蝕，有些的要能夠耐高壓，高溫，所以要根據(jù)實(shí)際的使用場景來靈活選擇。而且現(xiàn)在3D打印技術(shù)越來月成熟，制造技術(shù)相信很快會(huì)有跨越式的發(fā)展。

 

工業(yè)機(jī)器人常用傳感器

傳感器用來感測和采集數(shù)據(jù)，傳感器是機(jī)器人的眼睛和耳朵，機(jī)器人傳感器在機(jī)器人的控制中起了非常重要的作用，正因?yàn)橛辛藗鞲衅鳎瑱C(jī)器人才具備了類似人類的知覺功能和反應(yīng)能力，工業(yè)機(jī)器人常用傳感器很多包括壓力傳感器、力覺傳感器、距離傳感器、視覺傳感器、觸覺傳感器等等。

 

1、二維視覺傳感器

 

具有從一整幅圖像捕獲光線的數(shù)發(fā)千計(jì)像素的能力，圖像的清晰和細(xì)膩程度常用分辨率來衡量，以像素?cái)?shù)量表示，在捕獲圖像之后，視覺傳感器將其與內(nèi)存中存儲(chǔ)的基準(zhǔn)圖像進(jìn)行比較，以做出分析。例如，若視覺傳感器被設(shè)定為辨別正確地插有八顆螺栓的機(jī)器部件，則傳感器知道應(yīng)該拒收只有七顆螺栓的部件，或者螺栓未對(duì)準(zhǔn)的部件。此外，無論該機(jī)器部件位于視場中的哪個(gè)位置，無論該部件是否在 360 度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，視覺傳感器都能做出判斷。

視覺傳感器可以擴(kuò)展人的視覺范圍，使人們看到視覺范圍以外的微觀世界和宏觀世界。二維視覺傳感器主要就是一個(gè)攝像頭，它可以完成物體運(yùn)動(dòng)的檢測以及定位等功能，二維視覺傳感器已經(jīng)出現(xiàn)了很長時(shí)間，許多智能相機(jī)可以配合協(xié)調(diào)工業(yè)機(jī)器人的行動(dòng)路線，根據(jù)接收到的信息對(duì)機(jī)器人的行為進(jìn)行調(diào)整。

2、三維視覺傳感器

 

利用視覺信息進(jìn)行判別和理解（機(jī)械視覺）等研究方面所不可缺少的，特別是如果能實(shí)時(shí)地獲取運(yùn)動(dòng)物體的三維形狀的話，其應(yīng)用范圍還會(huì)更廣。工業(yè)用的三維形狀測定主要是采用狹縫光投影法，這種方法是基于三角測量的原理，將狹縫光透射到被測物上在用攝像器探測其反射光，這時(shí)，從狹縫的透射方向和攝像器上狹縫的位置就能獲得被測物的三維形狀，一次可以得到一行信息，因?yàn)榭梢詫?shí)現(xiàn)高精度化和小型化，所以是目前最適合實(shí)用化的方法。

狹縫光的生成，一般是采用半導(dǎo)體激光器和圓柱狀透鏡，在攝像傳感器中采用電視攝像機(jī)的結(jié)構(gòu)。

最近三維視覺傳感器逐漸興起，三維視覺系統(tǒng)必須具備兩個(gè)攝像機(jī)在不同角度進(jìn)行拍攝，這樣物體的三維模型可以被檢測識(shí)別出來。相比于二維視覺系統(tǒng)，三維傳感器可以更加直觀的展現(xiàn)事物。

3、力扭矩傳感器

 

力扭矩傳感器是一種可以讓機(jī)器人知道力的傳感器，可以對(duì)機(jī)器人手臂上的力進(jìn)行監(jiān)控，根據(jù)數(shù)據(jù)分析，對(duì)機(jī)器人接下來行為作出指導(dǎo)。

扭矩傳感器，（又稱力矩傳感器、扭力傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器、扭矩儀）分為動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩大類，其中動(dòng)態(tài)扭矩傳感器又可叫做轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、非接觸扭矩傳感器、旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器等。 扭矩傳感器是對(duì)各種旋轉(zhuǎn)或非旋轉(zhuǎn)機(jī)械部件上對(duì)扭轉(zhuǎn)力矩感知的檢測。扭矩傳感器將扭力的物理變化轉(zhuǎn)換成精確的電信號(hào)。扭矩傳感器可以應(yīng)用在制造粘度計(jì)，電動(dòng)（氣動(dòng)，液力）扭力扳手，它具有精度高，頻響快，可靠性好，壽命長等優(yōu)點(diǎn)。

動(dòng)態(tài)扭矩傳感器采用應(yīng)變片電測技術(shù) ，在彈性軸上組成應(yīng)變橋，向應(yīng)變橋提供電源即可測得該彈性軸受扭的電信號(hào)。將該應(yīng)變信號(hào)放大后，經(jīng)過壓/頻轉(zhuǎn)換，變成與扭應(yīng)變成正比的頻率信號(hào)。

動(dòng)態(tài)扭矩傳感器是一種測量各種扭矩、轉(zhuǎn)速及機(jī)械功率的精密測量儀器。應(yīng)用范圍十分廣泛，主要用于：

①　電動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等旋轉(zhuǎn)動(dòng)力設(shè)備輸出扭矩及功率的檢測；

②　風(fēng)機(jī)、水泵、齒輪箱、扭力板手的扭矩及功率的檢測；

③　鐵路機(jī)車、汽車、拖拉機(jī)、飛機(jī)、船舶、礦山機(jī)械中的扭矩及功率的檢測；

④　可用于污水處理系統(tǒng)中的扭矩及功率的檢測；

⑤　可用于制造粘度計(jì)；

⑥　可用于過程工業(yè)和流程工業(yè)中。

靜態(tài)扭矩傳感器是根據(jù)電阻應(yīng)變?cè)�理把扭轉(zhuǎn)力矩產(chǎn)生的應(yīng)變轉(zhuǎn)換成與其成線性關(guān)系的電信號(hào)的儀器，該產(chǎn)品制造工藝成熟，品種齊全，量程范圍廣，精度高，性能穩(wěn)定可靠。靜態(tài)扭矩傳感器中的這個(gè)靜態(tài)是指傳感器的測量彈性體不參與相對(duì)運(yùn)動(dòng)。廣泛應(yīng)用于試驗(yàn)機(jī)、靜止扭矩檢測等測試系統(tǒng)中，由于出色的穩(wěn)定性、較高的測量精度和極高的性價(jià)比而受到用戶的贊譽(yù)。

4、碰撞檢測傳感器

 

碰撞檢測傳感器是一款行人碰撞檢測傳感器，能夠更精確地檢測車輛與行人之間的碰撞，使彈出式發(fā)動(dòng)機(jī)罩的運(yùn)作更精確。在傳統(tǒng)的彈出式發(fā)動(dòng)機(jī)罩中，前保險(xiǎn)杠上安裝有幾個(gè)加速傳感器，當(dāng)碰撞發(fā)生時(shí)，傳感器未必能夠檢測到碰撞，這取決于行人與前保險(xiǎn)杠的接觸位置。該傳感器由兩個(gè)壓力傳感器和一個(gè)中空的聚乙烯殼體組成，這些傳感器與殼體與保險(xiǎn)杠內(nèi)部結(jié)構(gòu)相吻合。在一次正面碰撞中，壓力傳感器檢測中空殼體中的壓力變化，當(dāng)保險(xiǎn)杠發(fā)生變形時(shí)，內(nèi)部壓力則會(huì)增加，從而無論碰撞發(fā)生在保險(xiǎn)杠的何處，壓力傳感器都能精確地檢測出碰撞。

工業(yè)機(jī)器人尤其是協(xié)作機(jī)器人最大的要求就是安全，要營造一個(gè)安全的工作環(huán)境，就必須讓機(jī)器人識(shí)別什么事不安全。一個(gè)碰撞傳感器的使用，可以讓機(jī)器人理解自己碰到了什么東西，并且發(fā)送一個(gè)信號(hào)暫停或者停止機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。

5、安全傳感器

 

工業(yè)機(jī)器人常用材料分析：工業(yè)機(jī)器人常用傳感器都有哪些

安全傳感器，是指能感受（或響應(yīng)）規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)輸出的器件或裝置稱為傳感器。安全傳感器通常由直接響應(yīng)于被測量的敏感元件和產(chǎn)生可用信號(hào)輸出的轉(zhuǎn)換元件以及相應(yīng)的電子線路所組成。

與上面的碰撞檢測傳感器不同，使用安全傳感器可以讓工業(yè)機(jī)器人感覺到周圍存在的物體，安全傳感器的存在，避免機(jī)器人與其他物體發(fā)生碰撞。

6、距離傳感器

用于智能移動(dòng)機(jī)器人的距離傳感器有：激光測距儀（兼可測角）、聲納傳感器等。

7、觸覺傳感器

微型開關(guān)是接觸傳感器最常用型式，另有隔離式雙態(tài)接觸傳感器（即雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)半導(dǎo)體電路）、單模擬量傳感器、矩陣傳感器（壓電元件的矩陣傳感器、人工皮膚——變電導(dǎo)聚合物、光反射觸覺傳感器等）。

8、位置傳感器

直線移動(dòng)傳感器有電位計(jì)式傳感器和可調(diào)變壓器兩種。角位移傳感器有電位計(jì)式、可調(diào)變壓器（旋轉(zhuǎn)變壓器）及光電編碼器三種，其中光電編碼器有增量式編碼器和絕對(duì)式編碼器。增量式編碼器一般用于零位不確定的位置伺服控制，絕對(duì)式編碼器能夠得到對(duì)應(yīng)于編碼器初始鎖定位置的驅(qū)動(dòng)軸瞬時(shí)角度值，當(dāng)設(shè)備受到壓力時(shí)，只要讀出每個(gè)關(guān)節(jié)編碼器的讀數(shù)，就能夠?qū)λ欧�控制的給定值進(jìn)行調(diào)整，以防止機(jī)器人啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生過劇烈的運(yùn)動(dòng)。

9、速度傳感器

速度傳感器有測量平移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)速度兩種，但大多數(shù)情況下，只限于測量旋轉(zhuǎn)速度。利用位移的導(dǎo)數(shù)，特別是光電方法讓光照射旋轉(zhuǎn)圓盤，檢測出旋轉(zhuǎn)頻率和脈沖數(shù)目，以求出旋轉(zhuǎn)角度，及利用圓盤制成有縫隙，通過二個(gè)光電二極管辨別出角速度，即轉(zhuǎn)速，這就是光電脈沖式轉(zhuǎn)速傳感器。

10、加速度傳感器

加速度傳感器是一種能夠測量加速度的傳感器。通常由質(zhì)量塊、阻尼器、彈性元件、敏感元件和適調(diào)電路等部分組成。傳感器在加速過程中，通過對(duì)質(zhì)量塊所受慣性力的測量，利用牛頓第二定律獲得加速度值。根據(jù)傳感器敏感元件的不同，常見的加速度傳感器包括電容式、電感式、應(yīng)變式、壓阻式、壓電式等。

上文提到的都是外部傳感器；外部傳感器是用來獲取有關(guān)機(jī)器人的作業(yè)對(duì)象及外界環(huán)境等方面的信息，是機(jī)器人與周圍交互工作的信息通道，用來執(zhí)行視覺、接近覺、觸覺、力覺等傳感器，比如距離測量、聲音、光線等。

還有內(nèi)部傳感器；內(nèi)部傳感器主要用來檢測機(jī)器人各內(nèi)部系統(tǒng)的狀況，如各關(guān)節(jié)的位置、速度、加速度溫度、電機(jī)速度、電機(jī)載荷、電池電壓等，并將所測得的信息作為反饋信息送至控制器，形成閉環(huán)控制。