Hệ thống sensor trong robot

Héi tho¶ khoa häc irf Néi dung xªmina HÖ thèng sensor trong robot Hµ néi 2004 Chủ trì: Lê Quang Long CENTER RESEARCH AND APPLIED SCIECE- IRF Bài viết này nhóm nghiên cứu về robot của IRF muốn đưa tới bạn đọc một số ứng dụng của các dạng sensor trong các dạng Robot. Hy vọng được sự quan tâm và đánh giá từ phía bạn đọc để nhóm phát triển hoàn thiện hơn bài viết của mình Tác giả: Lê Quang Long Mail : lequanglong. irfvn.com Mobile: 0989997138 Nội dung chính Kết cấu chung của một Robot công nghiệp. Vai trò của hệ thống sensor trong Robot. Phân loại sensor. Sensor vị trí vận tốc và gia tốc và ứng dụng. Sensor lực và sensor xúc giác và ứng dụng. Sensor tín hiệu gần và sensor tín hiệu xa. Phụ lục. Kết luận. KÕt cÊu chung cña mét Robot Sensor ngo¹i tÝn hiÖu Sensor néi tÝn hiÖu HÖ thèng ®iÒu khiÓn HÖ thèng truyÒn dÉn ®éng Robot Computer Gåm 4 bé phËn chÝnh – Tay m¸y – C¬ cÊu chÊp hµnh – HÖ thèng sensor – HÖ thèng ®iÒu khiÓn Vai trò của hệ thống sensor Thực hiện việc nhận biết và biến đổi thông tin về hoạt động của Robot và của môi tr ờng đối t ợng mà Robot phục vụ. Các thông tin đặt tr ớc sensor sẽ đ ợc đ a vào hệ thống điều khiển, sau khi xử lý bằng máy vi tính rồi tác động vào hệ thống truyền dẫn động của tay máy. Phân loại sensor Phân loại theo phạm vi ứng dụng Sensor nội tín hiệu (Internal sensor) Sensor ngoại tín hiệu (External sensor) Phân loại theo dạng tín hiệu cần nhận biết Sensor lực Sensor gia tốc Sensor vị trí Phân loại theo cách thức nhận tín hiệu Sensor kiểu cam ứng Sensor kiểu điện dung Sensor kiểu điện trở Sensor kiểu điện quang Sensor nội tín hiệu Là loại sensor thu nhận thông tin về vị trí, vận tốc, gia tốc, lực tác dụng trong các bộ phận quan trọng của Robot. Các thông tin này là nhung tín hiệu phan hồi phục vụ cho việc điều chỉnh tự động các hoạt động của Robot. Sensor nội tín hiệu Các loại sensor nội tín hiệu 1. Sensor vị trí kiểu chiết áp 2. Gia tốc kế. 3. Sensor vị trí kiểu biến áp. 4. Sensor điện từ. 5. Sensor điện quang. 6. Sensor lực. Sensor ngoại tín hiệu Sensor ngoại tín hiệu Là loại sensor cung cấp thông tin về đối tác và môi tr ờng làm việc, phục vụ cho việc nhận dạng các vật xung quanh thực hiện di chuyển hoặc thao tác trong không gian làm việc. để làm đ ợc các công việc đó cần có các loại sensor tín hiệu xa, sensor tín hiệu gần, sensor xúc giác và sensor thị giác Các loại sensor ngoại tín hiệu Sensor xúc giác. Sensor tín hiệu gần. - Sensor từ cam. - Sensor Hall. - Sensor điện dung. - Sensor siêu âm. Sensor tín hiệu xa. Sensor vị trí kiểu chiết áp Nguyên lý hoạt động: đây là loại sensor vị trí kiểu điện trở thay đổi theo nguyên lý chiết áp rất quen thuộc. Sơ đồ nguyên lý dạng cơ ban và dạng bố trí mạch thực tế nh hinh vẽ: Quan hệ gi a giá trị điện áp đầu vào v và điện áp đầu ra V: v = V.r/R Ưu điểm: giá thành thấp, độ bền sử dụng t ơng đối cao, độ tuyến tính cao. Nh ợc điểm: Làm việc tin cậy với tốc độ thấp, chất l ợng chỗ tiếp xúc của bộ phận tr ợt có thể gây nhiễu và giam độ nhạy. ứng dụng: Loại sensor này đ ợc ứng dụng rất rộng rãi trong xác định độ dịch chuyển góc của các trục quay của robot, từ đó vi phân bậc nhất đại l ợng dịch chuyển ta đ ợc vận tốc góc, vi phân bậc hai đại l ợng dịch chuyển ta đ ợc gia tốc góc. Vận tốc kế Ngày nay, phạm vi sử dụng vân tốc kế (tachometer) và gia tốc kế (accelerometer) trở nên thu hẹp, thông dụng hơn là xác định theo số gia của các thông tin cam biến vị trí bằng kỹ thuật số hay kỹ thuật vi mạch. Cách làm đó đạt độc chính xác cao hơn và ngày càng rẻ hơn. Và ng ời ta th ờng dùng các thiết bị sau để thực hiện chức nang của vận tốc kế: Phát tốc dòng một chiều. Khi stato đ ợc kích từ tạo nên từ thông thi trong các cuộn cam trên stato có suất điện động tự cam với giá trị trung binh tỷ lệ với góc quay của roto. Phát tốc không đồng bộ dòng xoay chiều: khi dòng xoay chiều chạy qua cuộn dây sơ cấp của stato thi điện áp trên các đầu dây cuộn thứ cấp của stato sẽ có cùng tần số, biên độ và tỷ lệ thuận với vân tốc góc của roto. Phát tốc đồng bộ: Nam châm vĩnh cửu trên stato gây dòng điện cam trong cuộn dây của stato. Tần số và giá trị điện áp của nó tỷ lệ thuận với vận tốc của roto. Phát tốc xung: đĩa quay có khe rãnh đạt tr ớc nguồn sáng tạo ra các xung có tần số tỷ lệ với vận tốc góc quay. [...]... của đối tợng trong phạm vi không gian ngay sát bên chỗ thao tác để kẹp vật hoặc di chuyển vòng qua chớng ngại Phân loại: Sensor loại này gồm các nhóm sensor + Sensor từ cam: đây là loại sensor hoạt động theo nguyên tắc thay đổi độ từ cam khi thay đổi cự li gia các vật thể kim loại và sensor để nhận đ ợc tín hiệu ra từ sensor loại này cần có sự chuyển động tơng đối gia sensor và đối tợng + Sensor Hall:... hởng gi đến độ nhạy của sensor Giới thiệu một số loại sensor Sensor mã hoá quang học (Optical encorders) gắn trên bánh xe của Robot Giới thiệu một số robot octopus (bạch tuộc) Kết luận Thanks and see you again The end Tài liệu tham khao [1] [2] [3] [4] [5] - Kỹ thuật Robot PGS.TS đào Van Hiệp Robot Công nghiệp PGS.TS đào Van Hiệp Robot Công nghiệp GS.TSKH Nguyễn Thiện Phúc Robot Builders Bonanza Gordon... dây sơ cấp và cuộn dây thứ cấp sẽ biến đổi tuyến tính theo độ dịch chuyển của nó ứng dụng: loại sensor này đợc dùng chủ yếu trong các cơ cấu nâng hạ của robot Ngoài ra nó còn đợc dùng trong cơ cấu định vị quay của robot SCARA, robot trụ, robot cầu và một số cơ cấu chấp hành khác Sensor điện từ maguetic tachometer Nguyên lý làm việc: Dùng để đo vận tốc hoặc độ dịch chuyển Và hoạt động theo ngytên lý... loại Mobile Robot Sensor lực Chủ yếu dùng để nhận biết lực xuất hiện trong khi lắp ráp các chi tiết máy đôi khi để nhận tín hiệu lực trong các khớp động Thờng đợc lắp trong các khớp quay, khớp cổ tay, hay trực tiếp trên bàn kẹp Sensor xúc giác Dùng để nhận các thông tin về sự tiếp xúc của bàn kẹp với đối tợng, nhng thông tin đó bao gồm: vị trí, hinh thù của đối tợng hoặc lực cần kẹp Sensor tín hiệu... tơng đối gia đỉnh vấu hoặc nam châm vấu so với vị trí lõi nam châm là khác nhau nên tạo ra sự thay đổi từ thông và gây ra xung điện đầu ra ứng dụng: loại sensor này đợc dùng nhiều trong các robot SCARA, Robot trụ, Robot cầu, và một số loại khác Sensor điện quang Nguyên lý làm việc: (sơ đồ) gồm các đĩa (với trờng hợp quay) hoặc các thớc (với các trờng hợp tịnh tiến) có vạch tối sáng đều nhau Một bên... sensor và đối tợng + Sensor Hall: là loại sensor hoạt động dựa trên nguyên tắc của hiệu ứng Hall là hiệu ứng liên hệ điện thế gia 2 đầu dây dẫn hoặc bán dẫn với từ tr ờng + Sensor điện dung: Có kha nang phát hiện đợc tất ca các vật thể rắn cũng nh lỏng Nguyên tắc nhận biết các vật thể qua sự biến đổi của điện dung phụ thuộc vào khoang cách tới vật thể đó + Sensor siêu âm: Loại này vấn đề vật liệu của... tốc Phân hai loại chính: Sensor mã hoá giá trị tuyệt đối (absolute encoders) Sensor mã hoá giá trị số gia (incremental encoders) Loại thứ hai đợc dùng phổ biến hơn vi giá thành của nó rẻ hơn Tín hiệu đầu ra của các loại sensor này là tín hiệu số nên rất thuận tiện cho việc ghép nối với máy tính để xử lý tín hiệu mà không cần bộ chuyển đổi A/D nào đi kèm ứng dụng: đợc dùng nhiều trong cơ cấu đo vận tốc,... tiến ta dùng sensor vị trí kiểu biến áp sai động thay đổi tuyến tính LVDT (linear Variable Differential Transformer): Loại này có sơ đồ nguyên lý nh hinh vẽ bên Bao bọc xung quanh lõi từ là 1 cuộn dây sơ cấp và 2 cuộn dây thứ cấp giống hệt nhau Khi dịch chuyển lõi từ độ từ cam tơng hỗ gia cuộn dây sơ cấp và cuộn dây thứ cấp sẽ biến đổi tuyến tính theo độ dịch chuyển của nó ứng dụng: loại sensor này đợc.. .Sensor vị trí kiểu biến áp Nguyên lý làm việc: hoạt động theo nguyên lý của một biến áp sai động (differential transfomer) lõi từ chuyển động tơng đối so với hai cuộn dây cố định và làm việc thay đổi dòng... có một hoặc một vài cuộn cam ứng đồng bộ Ur là điện áp cấp vào Ur = U sint Us1, Us2 là các điện áp cam ứng xuất hiện trên các cuộn dây của stato Us1 = kUr cosr sin(t + ) Us2 = kUr cosr sin(t + ) K là hệ số biến áp là độ lệch pha Từ đây ta xác định đợc góc r Do sự biến động đồng bộ điện áp làm giam độ chính xác tính toán bởi vậy ng ời ta thờng sử dụng phơng pháp giai điều biến đồng bộ (Synchronous . Robot công nghiệp. Vai trò của hệ thống sensor trong Robot. Phân loại sensor. Sensor vị trí vận tốc và gia tốc và ứng dụng. Sensor lực và sensor xúc giác và ứng dụng. Sensor tín hiệu gần và sensor. sensor Phân loại theo phạm vi ứng dụng Sensor nội tín hiệu (Internal sensor) Sensor ngoại tín hiệu (External sensor) Phân loại theo dạng tín hiệu cần nhận biết Sensor lực Sensor gia tốc Sensor. hiệu 1. Sensor vị trí kiểu chiết áp 2. Gia tốc kế. 3. Sensor vị trí kiểu biến áp. 4. Sensor điện từ. 5. Sensor điện quang. 6. Sensor lực. Sensor ngoại tín hiệu Sensor ngoại tín hiệu Là loại sensor