Василенко Н.В., Никитин К.Д., Пономарёв В.П., Смолин А.Ю. - Основы робототехники (1071028), страница 76
Текст из файла (страница 76)
Тактильными датчиками оснащаются звенья промышленных роботов, непосредственно взаимодействующие с объектами манипулирования или с технологическим оборудованием, это захватные органы или технологические инструменты. По виду выходного сигнала тактильные датчики подразделяются на дискретные и аналоговые. Дискретные датчики срабатывают при наличии или отсутствии объекта в захватном устройстве, в то время как выходной сигнал аналоговых датчиков пропорционален прикладыеаемому усилию.
1 Рис. 8.13. Схема дискретного тантольного датчона касания релейного действия; а — уитройстао, б — статочгсная харантеристояа На рис. 8,13 показан дискретный датчик касания релейного (порогового) действия.микропереключатель 1(рис. 8.13,а), являющийся ' основой тактильного устройства, вмонтирован в губку 2 захватного устройства и при взятии объекта 3 взаимодействует с его поверх- 379 ностью; при этом подпружиненный контакт микропереключателя 4, перемещаясь на величину хода Ьх, обеспечивает замыкание электрической цепи и пропускание тока !вьж, сигнализирующего о наличии объекта в захватном устройстве. Как видно из статической характеристики дискретного датчика (рис.8.13,б), его возможности ограничены способностью лишь качественной оценки ситуации — наличие или отсутствие объекта в захватном устройстве.
Хамы а б Рис. 0.74. Схема аналогового тактильного датчика касаният а — устрсбствс, б — статическая характеристика В отличие от дискретного аналоговый тактильный датчик, показанный на рис. 8.14, обладает способностью не только качественной, но и количественной оценки ситуации, позволяя контролировать величину давления в процессе захватывания объекта. Индуктивный преобразователь или металлополимерный токопроводящий элемент (рис. 8„14,а), изменяющий свое электрическое сопротивление при деформировании, вмонтирован в губку 2 захватного устройства и при захватывании объекта 3 взаимодействует с его поверхностью; при этом токопроводящий элемент датчика, установленный на изолирующей пластине 4 и подключенный к источнику питания, деформируется в пределах величины хода Ьх, непрерывно изменяя свое электросопротивление, тем самым обеспечивая соответствующее изменение выходного тока.
сигнала ! Как видно из статической характеристики аналогового датчика (рис. 8.14,б), он позволяет в процессе захватывания объекта контролировать не только наличие объекта в захватном устройстве, но и величину смыкания губок (в пределах хода Лх), а также давление губок на объект. Точность измерения расстояния датчиками релейного действия + 0,5 мм, непрерывного действия — + 0,01.
По характеру измеряемых параметров взаимодействия захватного устройства с обьектом тактильные датчики разделяются на три группьс касания, контактного давления и проскальзывания. Датчики касания и давления, по существу, контролируют одну и ту же физическую величину — действующую силу.
Разница в том, что первые, имея порог срабатывания и являясь дискретными датчиками (рис. 8.13), настраиваются на определенное значение контролируемого параметра и фиксируют лишь его достижение. Вторые, являясь датчиками непрерывного типа (рис. 8.14), позволяют контролировать величину контактного давления в процессе взаимодействия с объектом. И те и другие могут выполняться в виде отдельных элементов либо в виде матрицы с высокой плотностью размещения отдельных чувствительных элементов. В качестве примера на рис. 8.15 приведены схемы датчиков касания. Датчик мембранного типа (рис.
8.15,а), применяемый для подводных работ, состоит из аластичного корпуса (например резинового) 1, выполненного в виде мембраны с усами 2 деформация любого из которых передается мембране, а постоянный магнит 3, закрепленный на ее внутренней поверхности, перемещаясь, взаимодействует на магнитоуправляемый контакт — геркон 4, замыкающий цепь электрического тока Благодаря эластичности усов перемещение рабочего органа в направлении датчика, взаимодействующего с обьектом, не вызывает его повреждения. 4 У 2 7 г 4 Г 2 7 О' 6 Рис а.!5.
Тактильные датчики касанияг а - схема мЕмбранного датчика касания, б -матрица. датчиков касания Другое тактильное устройство касания (ри* 8.15,б) выполнено в виде матрицы тактильных датчиков, установленных с высокой плотностью размещения. В токонепроводящем корпусе 1 с эластичным покрытием 2 установлена тонкая стальная пластина 3 с выдавленными в ней полусферическими мембранами 4, каждая из которых может иметь два устойчивых положения — выгнутое и вогнутое ("хлопающая мембрана"). При отсутствии контакта с обьектом давление р воздуха, подаваемого во внутреннюю полость дат~иков, удерживает мембраны в выгнутом состоянии. В случае касания устройством объекта и достижения пороговой величины на рузки сферические мембраны деформируются, переходя в вогнутое положение, и замыкают контакты 5, что обеспечивает прохождение в цепи тока-сигнала Порог срабатывания одной мембраны не превышает 0,5 Н.
Датчики проскальзывания выдают информацию о перемещении удерживаемого обьекта относительно губок захватного устройства, имитируя свойства кожного покрова пальцев человека обнаруживать проскальзывание захваченного предмета В совокупности с другими тактильными сенсорами (касания и давления) датчики проскальзывания позволяют регулировать силу зажатия в пределах, необходимых для надежного удержания объекта и в то же время безопасных с точки зрения его возможного разрушения. Это особенно важно для манипулирования хрупкими объектами или предметами с легко повреждаемой поверхностью.
Датчики проскальзывания могут выполняться контактными, йли бесконтакнымнь Первые включают элементы, непосредственно контактирующие с зажимаемой деталью, вторые регистрируют смещение относительно каких-либо базовых элементов конструкции. При создании датчиков проскальзывания обычно используются три принципа их построения; измерение выбраций, неизбежно возникающих при проскальзывании; непосредственное измерение тангенциального перемещения обьекта, удерживаемого губками охвата, и опредепение градиента изменения давления между обьектом и губками захватного устройства б 4 б Ю 5 рис. ВЛб. Тентольнме детчони лроснельзыеенияз е - схема нростелличесноги детчоне, д - схема магнитного детчоне На рис.
8.16 показаны схемы некоторых датчиков проскальзывания. Кристаллический датчик проскальзывания (рис. 816,а), контролирующий возникновение вибраций при взаимном смещении контактируемых поверхностей, вмонтирован в губку т захватного устройства и состоит из металгического корпуса 2 в котором на резиновых амортизаторах Э установлен кристалл рошелевой соли 4, выполняющий функцию преобразователя и контролирующий с сапфировой иглой 5, непосредственно взаимодействующей с удерживаемым объектом 5.
При проскальзывании объекта относительно губок ЗУ возникающие вибрации воспринимаются иглой, усиливаются металлической мембраной 7 и преобразуются кристаллом, а результате на выходе образуется электрический ток.сигнал ! аых ° Магнитный датчик проскальзывания (ри* 816,5), непосредственно измеряющий контактное смещение объекта, аминь тирован в губку )захватного устройства и состоит из обрезиненного ролика 2 прижимаемого при захватывании к объекту 3. На ролике закпреляется магнит 4, воздействующий на неподвижно установленную магнитную головку 5.
При повороте ролика на некоторый угол в результате смещения объекта в магнитной головке наводится соответствующий ток ! „„, позволяющий определить величину угла поворота , ролика, а значит, и проскальзывания объекта Такая конструкция датчика позволяет с достаточно высокой точностью определить вес обьекта по величине его проскальзывания. Наиболее перспективным является создание тактильных устройств, в которых совмещаются различные виды осязания - касание, давление, и проскальзывание, т.е. максимально приближенные к способности кожного покрова человека В таких устройствах при существенном усложнении конструкции значительно расширяется обьем получаемой информации вплоть до возможности определения типа зажатой детали, ее конфигурации и веса, расположения и ориентации, тя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
