5、机器人中的传感器：原理、分类与应用

机器人中的传感器：原理、分类与应用

1. 传感器的分类

在机器人领域，传感器的分类方式多种多样，依据的标准也各有不同。分类主要考虑以下几个方面：
- 传感器工作所基于的原理。
- 能改变传感器某些参数的物理或化学值。
- 能量类型，如太阳能、电能、机械能等。
- 信号发射时物体与传感器的关系，可分为接触式和非接触式。

接触式和非接触式的划分是较早的分类方式，至今仍在沿用。根据传感器信息的复杂程度，传感器可分为以下三类：
- 接近传感器 ：在机器人参考位置控制或操作过程中应用广泛。它具有两级输出信号，输出值取决于是否大于或小于默认值。
- 测量传感器 ：处于静止位置时，其电信号与所测量的物理值成正比。常见的类型有电阻式、电容式、电磁式、压电式或光电式。
- 图像传感器 ：包括触觉、热学和光学传感器。虽然不如测量传感器精确，但更为复杂，能以图像形式提供有关物体结构、形状和拓扑的信息。图像是三维场景在一维阵列或二维矩阵上的投影，经过电子处理后得到代表图像的串行信号。

机器人通过传感器获取自身位置和周围环境的信息。通过测量关节的位移，机器人可以确定自身的内部坐标，提供这些内部坐标信息的传感器称为内部传感器或内部状态传感器。第一代机器人就已内置此类传感器，用于测量机器人的运动学值。对于任何伺服系统的工作，测量位置和速度是必要的，因此如今所有机器人都配备了这些传感器。而提供机器人与环境关系信息的传感器则称为外部传感器或外部状态传感器，用于机器人更高级别的控制，机器人会在预先定义的限制内做出智能反应。外部状态传感