关键词:机器人结构
无轨道式导向主要用于自动移动机器人,它要求机器人能自动识别自身所处位置,选择移动路线而自主运动。因此,机器人必须装有视觉、触觉等装置,用来辨识环境和道路情况,测出自己的位置和方向,通过计算机控制自身的运动。常用的最简单的方法是超声导向方法。众所周知,振幅的眼睛在夜里是看不见东西的,但它能从体内发出并接受超声波,依靠超声波在夜间飞行。利用这一原理,给机器人配备超声波发射器及接受器,移动前先发射超声波,接受器根据超声波的反射波情况,测出机器人与壁式障碍物间的相对距离及道路情况,从而决定其运动方向,控制机器人的移动。如果再加上摄像机的视觉引导,机器人的移动就更加自如。
采用无轨道式导向装置,检测时需用较复杂的装置,价格昂贵,可靠性还存在问题,但其灵活性则远比轨道式大。进一步完善后,完全有可能替代轨道式的导向控制,在生产车间内应用。
(2)人类为了开发宇宙、开发海洋,需要在没有人工道路的自然环境中行走,使用轮子就会遇到很多困难,有时甚至无法移动。这就迫使人们去研究开发拟人和仿生物足的步行机器人。由于双腿走路,机器人首先必须解决随时平衡身体重心的难题,所以一开始是从开发仿生物的多足步行机构着手的。这类仿生腿大都采用连杆机构,一般有三四个自由度,具有够关节、膝关节和踝关节。这类步行机器人有许多只腿,其中一部分腿用来平衡支撑机器人的重心,另一部分腿迈步移动;两部分腿的交替工作过程,就是机器人迈步行走的过程。
9 机器人接近觉
接近觉传感器是机器人用以探测自身与周围物体之间相对位置和距离的传感器。接近觉原本不是人的专门感觉,故没有专司其职的接近觉器官。人是依靠自己各种感觉器官的综合感觉能力来感觉自己和周围物体之间的相对位置和距离的大致感觉的。因此,在仿照人的功能来使机器人具有接近觉,其复杂程度可想而知,而利用一些特定的物理现象来研制专门的接近觉传感器,相对而言就显得简单易行了。
机器人安装接近觉传感器主要目的有以下三个:其一,在接触对象物体之前,获得必要的信息,为下一步运动做好准备工作;其二,探测机器人手和足的运动空间中有无障碍物。如发现有障碍,则及时采取一定措施,避免发生碰撞;其三,为获取对象物体表面形状的大致信息。
目前使用的接近觉传感器主要有光电式、超声波式和涡流式三种。
1、光电式接近觉传感器是一种比较简单有效的传感器,把它装在机器人手(或足)上,能够检测机器人手臂(或腿)运动路线上的各种物体。图54表示了这种传感器的原理。它用红外发光二极管(De D)作发送体,向物体发射一束红外光,红外光通过透镜照射于物体上;物体反射红外光,
2、超声波是人耳听见的一种机械波,频率在20KHZ以上。人耳能听到的声音,振动频率范围只是20HZ-20000HZ。超声波因其波长较短、绕射小,而能成为声波射线并定向传播,机器人采用超声传感器的目的是用来探测周围物体的存在与测量物体的距离。一般用来探测周围环境中较大的物体,不能测量距离小于
超声传感器包括超声发射器、超声接受器、定时电路和控制电路四个主要部分。它的工作原理大致是这样的:首先由超声发射器向被测物体方向发射脉冲式的超声波。发射器发出一连串超声波后即自行关闭,停止发射。同时超声接受器开始检测回声信号,定时电路也开始计时。当超声波遇到物体后,就被反射回来。等到超声接受器收到回声信号后,定时电路停止计时。此时定时电路所记录的时间,是从发射超声波开始到收到回声波信号的传播时间。利用传播时间值,可以换算出被测物体到超声传感器之间的距离。这个换算的公式很简单,即声波传播时间的一半与声波在介质中传播速度的乘积。超声传感器整个工作过程都是在控制电路控制下顺序进行的。
3、电涡流传感器主要用于检测由金属材料制成的对象物体。它是利用一个导体在非均匀磁场中移动或处在交变磁场内,导体内就会出现感应电流这一基本电学原理工作的。这种感应电流称为电涡流。通过电涡流的大小可以检测物体的有无和距离,电涡流传感器的尺寸小,检测检测精度高,能检测到