【編者按】一般機(jī)器人系統(tǒng)由機(jī)械手翰守、環(huán)境钟骏、任務(wù)和控制器四個互相作用的部分組成旧育。我們稱一般安裝在機(jī)器人機(jī)械手上的傳感器為內(nèi)傳感器（Inner Sensons）仿竣，而稱作為環(huán)境的一部分的傳感器為外傳感器（External Sensons）敷主。下面將以此為主，結(jié)合機(jī)器人傳感器其它分類方法進(jìn)行闡述氢觉。

機(jī)器人產(chǎn)業(yè)近年來發(fā)展很快幸亭，2012年全球產(chǎn)量為16萬臺，歐症概、美蕾额、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國家機(jī)器人市場已比較成熟，已處于平增長階段穴豫。其機(jī)器人密度（萬名員工使用機(jī)器人臺數(shù)）韓國為347臺凡简，日本為339臺，法國為261臺精肃，而我國為10臺（有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)稱為21臺秤涩， 僅供參考）。而我國機(jī)器人市場也發(fā)展很快司抱，工業(yè)機(jī)器人每年裝機(jī)量增長速度均超過20%筐眷，2010年裝機(jī)量為52290臺，2011年上漲到74317臺习柠，實(shí)現(xiàn)了42%的增長率匀谣。在2012年，我國出臺了《智能制造科技發(fā)展“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》资溃，2013年4月21日還成立了“中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”武翎，這些均證明了我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)將會有更大的發(fā)展烈炭。

機(jī)器人產(chǎn)品目前分類為工業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人兩大類。國內(nèi)也有分為工業(yè)機(jī)器人和特種機(jī)器人兩大類的督巍；或分為一般機(jī)器人和智能機(jī)器人兩大類卫道；或分為一般機(jī)器人和移動機(jī)器人兩類；或分為一般機(jī)器人和擬人機(jī)器人兩類等单旺。目前工業(yè)機(jī)器人多用于搬運(yùn)秒勿、分揀、上下料拔怜、包裝吹兴、碼垛、焊接盏踢、噴涂施揪、打磨、拋光紊捉、切割怯路、擺放、裝配等方面溯剑。

一般機(jī)器人系統(tǒng)由機(jī)械手、環(huán)境蚜枢、任務(wù)和控制器四個互相作用的部分組成（詳見圖1）缸逃。我們稱一般安裝在機(jī)器人機(jī)械手上的傳感器為內(nèi)傳感器（Inner Sensons），而稱作為環(huán)境的一部分的傳感器為外傳感器（External Sensons）厂抽。下面將以此為主需频，結(jié)合機(jī)器人傳感器其它分類方法進(jìn)行闡述。

隨著智能化的程度提高筷凤，機(jī)器人傳感器應(yīng)用越來越多昭殉。智能機(jī)器人主要有交互機(jī)器人、傳感機(jī)器人和自主機(jī)器人3種藐守。從擬人功能出發(fā)挪丢，視覺、力覺卢厂、觸覺最為重要乾蓬，早已進(jìn)入實(shí)用階段，聽覺也有較大進(jìn)展慎恒，其它還有嗅覺任内、味覺、滑覺等庸灶，對應(yīng)有多種傳感器腐熊，所以機(jī)器人傳感產(chǎn)業(yè)也形成了生產(chǎn)和科研力量韩丸。

內(nèi)傳感器

機(jī)器介機(jī)電一體化的產(chǎn)品，內(nèi)傳感器和電機(jī)冒瞎、軸等機(jī)械部件或機(jī)械結(jié)構(gòu)如手臂（Arm）畸居、手腕（Wrist）等安裝在一起，完成位置弟茸、速度栅洁、力度的測量，實(shí)現(xiàn)伺服控制版叁。

位置（位移）傳感器

直線移動傳感器有電位計(jì)式傳感器和可調(diào)變壓器兩種劳诽。角位移傳感器有電位計(jì)式、可調(diào)變壓器（旋轉(zhuǎn)變壓器）及光電編碼器三種敲侧，其中光電編碼器有增量式編碼器和絕對式編碼器定歧。增量式編碼器一般用于零位不確定的位置伺服控制，絕對式編碼器能夠得到對應(yīng)于編碼器初始鎖定位置的驅(qū)動軸瞬時角度值僻匿，當(dāng)設(shè)備受到壓力時官地，只要讀出每個關(guān)節(jié)編碼器的讀數(shù)，就能夠?qū)λ欧刂频慕o定值進(jìn)行調(diào)整烙懦，以防止機(jī)器人啟動時產(chǎn)生過劇烈的運(yùn)動驱入。

速度和加速度傳感器

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

此外還有測速發(fā)電機(jī)用于測速等宴凉。

應(yīng)變儀即伸縮測量儀，也是一種應(yīng)力傳感器蠢熄，用于加速度測量缨拇。加速度傳感器用于測量工業(yè)機(jī)器人的動態(tài)控制信號。一般有由速度測量進(jìn)行推演敞冤、已知質(zhì)量物體加速度所產(chǎn)生動力类紧，即應(yīng)用應(yīng)變儀測量此力進(jìn)行推演，還有就是下面所說的方法：

與被測加速度有關(guān)的力可由一個已知質(zhì)量產(chǎn)生崭甩。這種力可以為電磁力或電動力抵思，最終簡化為對電流的測量悉砌，這就是伺服返回傳感器，實(shí)際又能有多種振動式加速度傳感器焙句。

力覺傳感器

力覺傳感器用于測量兩物體之間作用力的三個分量和力矩的三個分量符晃。機(jī)器人中理想的傳感器是粘接在依從部件的半導(dǎo)體應(yīng)力計(jì)。具體有金屬電阻型力覺傳感器港摘、半導(dǎo)體型力覺傳感器绒双、其它磁性壓力式和利用弦振動原理制作的力覺傳感器。

還有轉(zhuǎn)矩傳感器（如用光電傳感器測量轉(zhuǎn)矩）脖嗽、腕力傳感器（如國際斯坦福研究所的由6個小型差動變壓器組成还织， 能測量作用于腕部X、Y和Z三個方向的動力及各軸動轉(zhuǎn)矩）等主巍。

由于機(jī)器人發(fā)展歷史較長冠息，近年來普遍采用以交流永磁電動機(jī)為主的交流伺服系統(tǒng)，對應(yīng)位置孕索、速度等傳感器大量應(yīng)用的是：各種類型的光電編碼器逛艰、磁編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器。

外傳感器

以往一般工業(yè)機(jī)器人是沒有外部感覺能力的搞旭，而新一代機(jī)器人如多關(guān)節(jié)機(jī)器人散怖，特別是移動機(jī)器人、智能機(jī)器人則要求具有校正能力和反應(yīng)環(huán)境變化的能力选脊，外傳感器就是實(shí)現(xiàn)這些能力的杭抠。

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）恳啥、單模擬量傳感器、矩陣傳感器（壓電元件的矩陣傳感器丹诀、人工皮膚——變電導(dǎo)聚合物钝的、光反射觸覺傳感器等）。

應(yīng)力傳感器

如多關(guān)節(jié)機(jī)器人進(jìn)行動作時需要知道實(shí)際存在的接觸铆遭、接觸點(diǎn)的位置（定位）港揉、接觸的特性即估計(jì)受到的力（表征）這三個條件，所以用上節(jié)已指出的應(yīng)變儀哮霹，結(jié)合具體應(yīng)力檢測的基本假設(shè)宰孙，如求出工作臺面與物體間的作用力，具體有對環(huán)境裝設(shè)傳感器墅轩、對機(jī)器人腕部裝設(shè)測試儀器用傳動裝置作為傳感器等方法坚哲。

接近度傳感器

由于機(jī)器人的運(yùn)動速度提高及對物體裝卸可能引起損壞等原因需要知道物體在機(jī)器人工作場地內(nèi)存在位置的先驗(yàn)信息以及適當(dāng)?shù)能壽E規(guī)劃，所以有必要應(yīng)用測量接近度的遙感方法付昧。接近傳感器分為無源傳感器和有源傳感器御欢，所以除自然信號源外找肤，還可能需要人工信號的發(fā)送器和接收器。

超聲波接近度傳感器用于檢測物體的存在和測量距離升碱。它不能用于測量小于30~50cm的距離踩林，而測距范圍較大，它可用在移動機(jī)器人上是酣，也可用于大型機(jī)器人的夾手上醋掖。還可做成超聲導(dǎo)航系統(tǒng)。

紅外線接近度傳感器黄刚，其體積很小捎谨，只有幾立方厘米大，因此可以安裝在機(jī)器人夾手上隘击。

聲覺傳感器

用于感受和解釋在氣體（非接觸感受）侍芝、液體或固體（接觸感受）中的聲波。聲波傳感器復(fù)雜程度可以從簡單的聲波存在檢測到復(fù)雜的聲波頻率分析埋同， 直到對連續(xù)自然語言中單獨(dú)語音和詞匯的辨別志群。

接觸式或非接觸式溫度傳感器

近年在機(jī)器人中應(yīng)用較廣萧诫，除常用的熱電阻（熱敏電阻）、熱電偶等外，熱電電視攝像機(jī)測及感覺溫度圖像方面也取得進(jìn)展通冕。

滑覺傳感器

用于檢測物體的滑動。當(dāng)要求機(jī)器人抓住特性未知的物體時距帅，必須確定最適當(dāng)?shù)奈樟χ刀督觯砸髾z測出握力不夠時所產(chǎn)生的物體滑動信號。

目前有利用光學(xué)系統(tǒng)的滑覺傳感器和利用晶體接收器的滑覺傳感器咏窿，后者的檢測靈敏度與滑動方向無關(guān)斟或。

距離傳感器

用于智能移動機(jī)器人的距離傳感器有：激光測距儀（兼可測角）、聲納傳感器等虫喝，近幾年得到發(fā)展肮插。

視覺傳感器

這是應(yīng)用很廣泛的外傳感器，有鑒于它的內(nèi)容很豐富俊揣，而且機(jī)器視覺經(jīng)常獨(dú)立形成產(chǎn)品晚惊，與軟件技術(shù)關(guān)系很密切，限于篇幅乐太，將另設(shè)專文介紹宛蒲。

小結(jié)

所有機(jī)器人傳感器均與信號的檢測以后的信號變換、處理關(guān)系非常密切莉孽， 而且變換處理的軟件工作量很大恼稠，又與人工智能等信息技術(shù)融合，所以本文只是拋磚引玉，有待深入探討朋凰。

機(jī)器人傳感器與程序設(shè)計(jì)（包括任務(wù)程序和誤差檢查）卤连、示教（這是機(jī)器人應(yīng)用中很重視的環(huán)節(jié)）、抗干擾能力情组、數(shù)據(jù)通訊總線或無線通信燥筷、技術(shù)（CAN 等）關(guān)系密切，所以應(yīng)用機(jī)器人傳感器等方面也要關(guān)注這些問題院崇。

機(jī)器人傳感器在實(shí)際市場和生產(chǎn)廠家的情況肆氓，就是要抓住機(jī)器人產(chǎn)品的大供應(yīng)商——ABB、KUKA（庫卡）底瓣、FANUC（發(fā)那科）谢揪、YASKAWA（安川電機(jī)）四大家族以及我國廣州數(shù)碼、新松（中科院沈陽自動化所）等企業(yè)捐凭。

機(jī)器人產(chǎn)業(yè)前途光明拨扶，機(jī)器人傳感器產(chǎn)業(yè)也有很大的發(fā)展空間，原來接傳感器和自動化儀表的人們是否能分到一杯羹茁肠，還有待大家努力患民。

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