工业机器人中使用哪些传感器？

Ⅰ. 智能工厂的标准配置

当人们想到智能工厂时，会想到自动化、智能、工业机器人和工业物联网。那么，常见的智能工厂配置有哪些呢？

控制器是智能工厂的大脑。一个程序计数器，指令寄存器，指令解码器，定时发生器，和操作控制器组成的系统。它是一个“决策机构”，它发出命令，并组织和指导整个计算机系统的活动。PLC、工业计算机和其他控制器通常用于智能工厂。

工业机器人是自动执行工作的机械设备。它可以接受人类的指导，执行预先编程的程序，或者遵循使用人工智能技术创建的指令。

伺服电机是驱动自动化工厂的肌肉，因为它是控制伺服系统机械部件操作的发动机，输入信号控制伺服电机的转子速度，并作为自动控制系统中的执行器，将电信号转换成电机轴上的角位移或角速度输出。

传感器给智能工厂一种触觉感受，是实现自主检测和控制的主要环节。它能感知测量到的数据，并根据一套规则，将数据转换成电信号或其他形式的信息输出。各种各样的传感器在自动化制造过程中需要监测和控制各种参数，以使设备正常运行或达到最佳状态，并使产品达到最高的质量标准。

变频器是智能工厂的开关，它由整流器（交直）、滤波器、逆变器（ DC - AC ）、制动单元、驱动单元和微处理单元组成，通过变频和微电子技术调整电机工作电源的频率来控制电机。

电磁阀是一种电磁控制的工业设备，它可以和各种电路一起工作，提供所需的控制，它是智能工厂的开关，属于执行器。

工业摄像机是智能工厂的眼睛，也是机器视觉系统必不可少的部分。工业相机代替人眼，在机器装配线上进行测量和判断，利用数字图像捕获目标将其转换成图像信号，并发送到专门的图像处理系统。根据识别结果，成像系统对这些信号进行各种运算，提取目标特征，并在现场控制设备的动作。

仪器仪表是智能工厂对各种物理量、材料成分和参数进行检测、测量、观测和计算的调节系统，需要有相应的仪器仪表，如压力、液位、流量、温度以及一些控制程序所要求的其他参数值。

自动化软件是智能工厂的心脏，例如， SCADA 数据采集和监控系统可以在没有监督的情况下安排和自动化生产过程。

控制柜是智能工厂的中心系统，包括电气、变频、电源、水泵等控制柜，可以执行各种控制任务。

智能工厂工业机器人的关键组成部分将在下面的章节中详细介绍。

Ⅱ.工业机器人涉及哪些技术？

机器人自动化是一个快速发展的领域。在短短几十年内，工业机器人已经在世界各地的公司中变得司空见惯。

工业机器人通过克服不利环境对生产的影响、减少体力劳动和确保工人安全，可以帮助工业节省资金、提高生产力和保持产品质量。

工业机器人是一种具有几个自由度的机器设备，它可以根据自身的动力和控制能力自动执行工作和执行许多活动。机械部分、传感器部分和控制部分组成了该装置。这三个部分共分为六个部分。子系统。具体如下：

驱动系统：要移动机器人，需要为每个关节或运动自由度放置一个传动装置。

机械结构系统：由三部分组成：本体、手臂、末端机械手。每个主要部件都有几个自由度，构成一个具有多个自由度的机械系统。手臂由三部分组成：上臂、下臂和手腕。末端机械手是直接连接到手腕上的关键部件。它可以是一个爪与两个或多个手指，喷枪，或焊枪，例如。

传感系统：通过收集机器人内部和外部环境的有用信息来提高机器人的机动性、灵活性和智能性。

在外部环境中实现机器人与设备之间相互连接和协调的系统称为机器人-环境交互系统。

一个连接人和机器人并参与机器人控制的设备被称为人机交互系统。

控制系统：根据机器人的工作指令软件和传感器接收到的信号，调节机器人执行器以完成规定的运动和功能。

三、工业机器人常用的传感器

在工业自动化领域，需要传感器为机器人提供必要的数据，使其能够正确执行任务。

根据一项研究，到2021年，全球工业机器人传感器市场的年复合增长率(CAGR)将超过8%。另一项估计指出，到2027年，仅视觉系统就将拥有价值57亿美元的市场，而力传感器市场的价值将超过69亿美元，用于消费者和汽车等机器人传感应用。

下面列出了工业机器人中最常用的传感器。

二维视觉传感器

具有二维视觉的摄像头可以检测移动的物体，并在传送带上排列零件等。许多智能摄像机能够检测零件并协助机器人确定其位置。基于收集到的信息，机器人可以适当地改变其行为。

三维视觉传感器

为了识别物体的三维，三维视觉系统需要包含两个具有不同角度的摄像机或激光扫描仪。例如，零件选择和放置涉及使用3D视觉技术来识别物体和构建3D图像，以及分析和选择最佳选择策略。

力/扭矩传感器

如果视觉传感器为机器人提供眼睛，力/扭矩传感器提供一种触觉。机器人利用力/扭矩传感器检测末端执行器的强度。在大多数情况下，力/扭矩传感器被放置在机器人和夹具之间，使机器人能够监控所有提供给夹具的力。

装配、手动引导、教育和力限制等应用都可以通过力/扭矩传感器实现。

碰撞检测传感器

这类传感器有各种形状和尺寸，主要目的是为操作人员提供一个安全的工作环境，这是协作机器人最需要的。

一些传感器可以是一个触觉识别系统，检测软表面上的压力，并向机器人提供信息，以限制或停止其运动。

一些传感器甚至可以被整合到机器人内部。一些公司使用加速度计反馈，而其他公司则使用电流反馈。当机器人在任何一种情况下检测到异常力时，它都会启动紧急停止以确保安全。

如果你想让工业机器人与人类合作，你必须首先确保工人的安全。这些传感器有各种形状和尺寸，从摄像头到激光器，它们的作用是提供机器人周围环境的信息。当有人进入指定的区域/空间时，一些安全系统可以通过编程使机器人减速，如果人继续靠近，机器人将停止工作。

电梯门上的激光安全传感器就是最基本的例子。当激光器识别到障碍物时，电梯门会完全停止并后退，以避免碰撞。

其他传感器

市场上有许多适合各种应用的传感器。比如跟踪接缝的传感器。

触觉传感器也越来越受欢迎。这种传感器常见于夹持器上，用于检测和感觉被夹持的物体。传感器通常能够检测力并获得力分布，以确定物体的确切位置，从而控制末端执行器的夹持位置和夹持力。触觉传感器，感觉热量的变化，也可。

摄像头、红外线、声纳、超声波、雷达和激光雷达是自动驾驶汽车所需的视觉和接近传感器。在不同的情况下可以使用多个摄像机，特别是立体视觉。该机器人可以评估的大小，识别的对象，并测量其距离，通过组合这些传感器。

无线射频识别（RFID）传感可以生成识别代码，并允许许可的机器人访问额外的数据。

工业机器人使用麦克风（声学传感器）来接受口头命令，并区分周围环境中不寻常的声音。如果包括压电传感器，它可以检测和减少振动引起的噪音，以及防止机器人对语音命令的误解。先进的算法甚至可以让机器人识别说话人的情绪。

机器人的自我诊断包括温度检测，可以用来确定其周围环境，并避免潜在的危险热源。

机器人可以使用化学、光学和颜色传感器分析、调整和检测环境中的问题。

对于能够行走、奔跑甚至跳舞的类人机器人来说，稳定性是一个至关重要的问题。为了提供精确的机器人位置数据，它们需要和智能手机一样类传感器。9自由度（9DOF）传感器或惯性测量单元（IMU）与3轴加速度计、3轴陀螺仪和3轴磁力计一起用于这些应用。

传感器对于实现软件智能化至关重要。许多复杂的任务如果没有传感器是不可能完成的。他们不仅执行高难度的操作，而且还确保在整个过程中得到良好的控制。

Ⅳ. 工业机器人的避障主要使用哪些传感器？

为了避免障碍物，移动机器人必须通过传感器获取其周围环境的实时信息，包括大小，形状和位置信息。视觉传感器、激光传感器、红外传感器和超声波传感器是用于躲避障碍物的一些最常见的传感器。

超声波传感器

超声波传感器的主要思想是测量超声波的飞行时间。距离的计算公式是d=vt/2，其中d是距离，v是声速，t是飞行时间。

超声波传感器信号如上图所示。为了产生一个波包，压电或静电发射器产生一个频率为几十千赫的超声波脉冲。该设备检测到一个特定的阈值以上的反向声波，然后计算使用测量的飞行时间的距离。超声波传感器通常具有有限的作用范围。正常的有效探测距离是几米，然而会有一个几十毫米宽的探测盲区。超声波传感器因其成本低廉、实现方法简单、技术成熟等优点而被广泛应用于移动机器人中。

红外线传感器

三角测距的原理应用于一般的红外测距。红外线光束由红外线发射器以特定角度发射。光线与物体碰撞后会发生反转。在检测到反射光后，利用结构上的几何三角关系可以计算出物体的距离D。

当距离D足够接近时，下图中L的值将相当大。即使物体很近，如果超过CCD的检测范围，传感器也不会检测到。当物距D很大时，L值很小，影响测量精度。因此，传统红外传感器的测量距离相对适中，小于超声波，长距离测量具有最小距离限制。此外，红外传感器无法区分透明或几乎黑色的物体之间的距离。另一方面，红外传感器比超声波传感器具有更高的带宽。

激光传感器

普通的激光雷达是基于飞行时间（ToF，飞行时间），它通过测量激光的飞行时间来测量距离d=ct/2，类似于超声波测距公式，其中d是距离，c是光速，T是发射和接收之间的时间间隔。