機(jī)械手爪定位傳感器及人工眼超聲波信息系統(tǒng)介紹

　　一種在手爪上的超聲波近距定位敏感位置，其特點(diǎn)是用同一個(gè)可逆變換器作為發(fā)射器和接收器。為此，專(zhuān)門(mén)研制了這種可逆変換器。

　　它是一種變相的電容式傳聲器。這種傳感器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　其中，1-蓋；2-薄膜；3-外殼；4-固定不動(dòng)的電極；5-彈簧；6-絕緣墊。傳感器的原理結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。發(fā)生器1產(chǎn)生一系列斷續(xù)的高壓?jiǎn)蚊}沖。這些脈沖經(jīng)過(guò)換向器2送到靜電盒。在電場(chǎng)作用下，盒中薄膜產(chǎn)生振動(dòng)薄膜產(chǎn)生振動(dòng)，并在空氣中發(fā)出超聲波脈沖。反射回來(lái)的脈沖也由這盒接收，經(jīng)過(guò)裝在機(jī)械手指上的前置放大器3放大，再經(jīng)過(guò)放大整形裝置4后，加到整形調(diào)寬脈沖寬度與物體的距離成正比。得到的調(diào)寬脈沖信號(hào)就可作為傳感器的輸出參數(shù)。此外，在圖中預(yù)定規(guī)定，由標(biāo)準(zhǔn)脈沖發(fā)生器7產(chǎn)生的脈沖寬度確定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)量，在比較裝置6在信息脈沖和標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖相比較，當(dāng)調(diào)寬脈沖信號(hào)小于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)量二倍時(shí)，就產(chǎn)生距離改變的信號(hào)。

　　傳感器在機(jī)械手爪上配置情況如圖3所示。在二個(gè)手指的每一個(gè)手指上都裝有4個(gè)指向不同方向的傳感器。裝在端面上的兩個(gè)傳感器除測(cè)量到物體的距離外，在某些情況下還可將手爪軸引導(dǎo)并準(zhǔn)確地定向在物體所在的方向上。這一對(duì)傳感器構(gòu)成了立體觀測(cè)幅。當(dāng)兩個(gè)傳感器的信號(hào)相等時(shí)（即相當(dāng)于距離h1和h2相等），手爪軸和物體軸（物體形狀要很規(guī)則）相重合。

　　能給出整個(gè)工作區(qū)域內(nèi)物體空間關(guān)系的信息的感覺(jué)裝置很復(fù)雜。這種裝置目前研制得還很少。人通過(guò)視覺(jué)器官可以獲得這樣的信息。根據(jù)現(xiàn)在的技術(shù)水平機(jī)器人機(jī)械手完全復(fù)現(xiàn)人的視覺(jué)器官的功能還是辦不到的。所以非常重要的是，在機(jī)器人的視覺(jué)系統(tǒng)要合理地確定最起碼的功能。

　　現(xiàn)在為了獲取二維碼景象信息采用不太復(fù)雜的坐標(biāo)式和感受面式敏感裝置，也可以采用在某種程度上和人的眼睛相似的人工眼。

　　所謂感受就是一個(gè)在它的上面均勻安裝許多敏感元件（如微型開(kāi)關(guān)）的平面。在感受面之上的物體對(duì)位于其下的敏感元件發(fā)生作用。由此得到各物體的平面形象。根據(jù)這些就能確定各物體的相應(yīng)位置、物體方向、零件的重心在敏感面上的投影以及其它內(nèi)容等等。應(yīng)該指出，物體在水平面上的投影通常比在其它面上的投影包含更多的信息。

　　用相當(dāng)簡(jiǎn)單的方法就能測(cè)得隨搬運(yùn)裝置移動(dòng)的零件在水平面上的投影以及零件坐標(biāo)的信息。在這種情況下，只要在垂直零件運(yùn)動(dòng)的方向上裝一排光敏傳感器，而且傳感器周期地發(fā)出檢測(cè)信號(hào)就可以了。

　　人工眼的超聲波信息系統(tǒng)是在上述感受面的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。這種系統(tǒng)能夠得到關(guān)于零件在三維空間中的位置和外形的信息。敏感元件是許多從零件下表面進(jìn)行探測(cè)的超聲波傳感器。由于零件上表面反射回來(lái)回波脈沖，其中就含有在這個(gè)傳感器之上的零件的高度信息。各傳感器要依次進(jìn)行探測(cè)。

　　在現(xiàn)時(shí)所研究的人工眼系統(tǒng)中，可以是含有一個(gè)攝取平面圖像的電視攝像機(jī)和一個(gè)確定物體第三維坐標(biāo)的測(cè)距儀；也可以是含有兩個(gè)電視機(jī)攝像機(jī)，而用雙筒望遠(yuǎn)鏡法或其它方法測(cè)定第三維坐標(biāo)。

　　實(shí)現(xiàn)人工眼系統(tǒng)的主要困難是圖像的視覺(jué)信息處理復(fù)雜。這種信息量不大。一般用途的攝像機(jī)即可接受和傳遞大量的視覺(jué)信息。但這種信息結(jié)構(gòu)復(fù)雜。視覺(jué)信息各個(gè)單元（或形象）之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系非常復(fù)雜。必須用人工智能的方法才能分析這種關(guān)系。