登陆注册
2731100000021

第21章 机器人的感觉

机器人的“感觉”来自“传感器”。机器人的自适应功能正是依赖着各式各样的传感器输入所需的信息来实现的。肯定的说,没有传感器就没有电子自动化,就没有机器人。

传感器是一种能将某种物理参数如温度、湿度、光等非电量的变化,转换成为另一种物理量参数,如电流、电压等检测装置。传感器广泛应用于科学技术,上至宇宙航天,下至深海探测,无所不用。目前应用的传感器种类极多,根据工作性质、输出效应的性质,通常传感器可分为两类,第一类叫做参量式传感器,又叫调制式传感器。这类传感器把各种被测物理量转换成电路的电阻、电感、电容的变化。第二类叫做发生器式传感器。这类传感器本身是一种电能发生器,可以直接将被测非电量转换为电动势。如压电传感器、感应传感器等等。其它还有光电传感器、伺服传感器、器件传感器等等。所有的传感器都必须要求考虑其精度、灵敏度、变换特性、可靠性以及在恶劣条件下能够正常工作。

热敏电阻在温度测量方面通常作为温度传感器,大多数热敏电阻体是由金属氧化物混合物做成的。如氧化镍、氧化锰、氧化钴、氧化铁这些金属氧化物都是热敏电阻的原材料。热敏电阻的特性在于它一旦发热,电阻就会发生变化,有的热敏电阻发热电阻变小,有的热敏电阻发热电阻变大,各有各的用途。

比如为了防止电器在开启时瞬间的电流冲击,此时的电流往往是正常工作的若干倍,很容易造成过载或工作不稳定。在电路中加上热敏电阻,因电阻对电流的限制,起始电流不能很大,随着电流流过,电阻发热,电阻变小,电流就逐渐增大直至正常值。所以现在许多家电产品,如电冰箱、电视机,空调等都少不了热敏电阻。热敏电阻除了作电流控制或温度补偿元件还可以稳定电子线路和电动机电路。

气体传感器特别适合对气体进行检测。如烟雾传感器可以检测出含量极低的任何易燃气体或蒸气,气体传感器的内部是以半导体敏感元件为核心制作的。在敏感元件上装置了可以加热的灯丝,当灯丝加热后半导体受热氧化,此时敏感半导体会呈现出很高的电阻值。当检测器与一定种类的气体接触时,由于这些气体的“去氧化”作用,电阻会产生相应的下降,这就是半导体气体传感器的基本原理。铂线器件是常用的气体传感器之一,它是利用涂复特殊材料和未涂复特殊材料的二片铂元件,加热后电阻值会表现出明显差异的工作原理来作为气体传感器的。

光传感器的核心是硫化镉材料做成的光敏电阻,原理是电阻不同受光呈现的阻值不同。一般的光敏电阻在高速工作状态时灵敏度很低,为了解决这一问题,人们把光敏电阻与半导体的放大电路做在一起,使灵敏度大大提高。一般在强光下光敏电阻的阻值只有数十欧姆,处于全暗状态,光敏电阻的阻值可升到10兆欧姆。光敏电阻可直接对光测量,做曝光表,可以用做控制路灯随光亮程度的自动开关,可与激光等光学设备结合在自动控制中加以应用。

利用光电器件对于不同波长的光线其反映不同进而发展出超声波传感器、红外线传感器等用途很广泛。现在医院做超声波检查用的探头,实际上就是超声波传感器。而红外传感器常应用于各种电器遥控器的接收端。

酸碱传感器是利用“伏打”效应制成的传感器,原理十分简单。在一根细玻璃管中用二根不同金属做成电极,当这根玻璃管插入不同电解液中,由于酸碱电解液不同得到了不同的输出电压和极性。

压力传感器是利用半导体应变片元件制成的,应变电片发生形变时,会发出相应的电性能变化,它与电桥、放大器相结合可用于测量大气压力等等。

霍尔传感器是利用半导体“霍尔效应”工作的传感器,简单说来它是半导体磁场的一种反应。当磁场进入半导体时,半导体二端会形成一定的电位差,磁场越强,电位差就越大。如磁场进入的方向相反,那末电位差的极性也就跟着反转过来。霍尔器件传感器用于检测磁场强度十分理想,它的灵敏度为075~106毫伏/高斯。我们知道变化磁场用线圈也可测出,而对于恒定的磁场,线圈则无能为力,此刻霍尔传感器则是身怀绝技了。现在电脑使用的键盘,就是在按键下面装了一块小型磁铁,当磁铁按下去的时候,磁铁的磁场靠近了霍尔传感器,霍尔传感器输出信号,打开电路。这种开关方式不会产生电接触的噪声。电子琴的脚踏控制板也采用了霍尔传感器,这种在控传感器改变音量大小,不象以往用“电位器”那样,因电位器的电阻片磨损或污染会造成噪声。霍尔传感器还可以用来制造十分精密的电子指南针等等,目前实用的“磁罗盘”指南针也有采用电子射线、电子流原理式的。

湿度传感器采用镁、铬陶瓷材料加入氧化钛制成。这种传感器材料呈现多孔、微孔分布的半导体特性。因为这种材料易于吸收水分而改变电导率,所以做为湿度传感器,反应较灵敏。当水气较少时,材料内部化学吸附形成电解层,当水气增加时,导电能方明显增高,材料内部变化为物理吸附。水气越大,电导率越大,电阻越小。相对湿度超过30%时进入高湿区。传感器会出现水滴,这将影响传感器的正常工作。为此在传感器中设置了一组加热线,使传感器温度得到提高,防止了水滴的出现。

湿度传感器广泛应用于核反应堆、火力发电站、土砂测定、线路保护、抽湿机、影印、高压灭菌、造纸、药品等方面。

同类推荐
  • 地理常识悦读

    地理常识悦读

    本书搜集了有关地理方面的世界最早和最新、最大与最小、最多与最少、最高与最低等多项纪录,内容丰富,既有一定的知识性,又有一定的趣味性,因而对广大读者增长科学知识、开拓眼界大有裨益。你想不想外出旅游?你想不想看看世界的变化?那就让我们一起走进领略下地理世界的多彩吧!
  • 教你打网球(学生球类运动学习手册)

    教你打网球(学生球类运动学习手册)

    21世纪,人类进入了新经济时代。综合国力竞争的实质是民族素质的竞争,是人才的竞争,是教育的竞争。在这样的背景下,加强素质教育,尤其是进行身体素质教育就显得更为重要。球类运动是世界上开展的最广泛的运动项目之一,也是广大体育爱好者乐于观赏和参与的体育运动。经常进行此类运动,不仅可以增强人们的体质,提升身体的协调性,而且还能增强我们的自信心以及培养团队精神。
  • 地心游记(语文新课标课外读物)

    地心游记(语文新课标课外读物)

    现代中、小学生不能只局限于校园和课本,应该广开视野,广长见识,广泛了解博大的世界和社会,不断增加丰富的现代社会知识和世界信息,才有所精神准备,才能迅速地长大,将来才能够自由地翱翔于世界蓝天。否则,我们将永远是妈妈怀抱中的乖宝宝,将永远是温室里面的豆芽菜,那么,我们将怎样走向社会、走向世界呢?
  • 冒险追踪记

    冒险追踪记

    现代中、小学生不能只局限于校园和课本,应该广开视野,广长见识,广泛了解博大的世界和社会,不断增加丰富的现代社会知识和世界信息,才有所精神准备,才能迅速地长大,将来才能够自由地翱翔于世界蓝天。否则,我们将永远是妈妈怀抱中的乖宝宝,将永远是温室里面的豆芽菜,那么,我们将怎样走向社会、走向世界呢?
  • 成语故事

    成语故事

    国家教育部颁布了最新《语文课程标准》,统称新课标,对中、小学语文教学指定了阅读书目,对阅读的数量、内容、质量以及速度都提出了明确的要求,这对于提高学生的阅读能力,培养语文素养,陶冶情操,促进学生终身学习和终身可持续发展,对于提高广大人民的文学素养具有极大的意义。
热门推荐
  • 问道寰宇录

    问道寰宇录

    一个回忆,一张照片,一个道观,一段尘封的历史,揭开了一个时代,灵气复苏的时代!当古臻开启了这个时代,却发现在背后是一场局,一场关于天下众生的局,天地为棋局,大争之世,何人为棋手?谁又为棋子?仙佛妖魔粉墨登场,十方世界,敢问谁能问道苍穹!
  • 追妻无门:女boss不好惹

    追妻无门:女boss不好惹

    青涩蜕变,如今她是能独当一面的女boss,爱了冷泽聿七年,也同样花了七年时间去忘记他。以为是陌路,他突然向他表白,扬言要娶她,她只当他是脑子抽风,他的殷勤她也全都无视。他帮她查她父母的死因,赶走身边情敌,解释当初拒绝她的告别,和故意对她冷漠都是无奈之举。突然爆出她父母的死居然和冷家有丝毫联系,还莫名跳出个公爵未婚夫,扬言要与她履行婚约。峰回路转,破镜还能重圆吗? PS:我又开新文了,每逢假期必书荒,新文《有你的世界遇到爱》,喜欢我的文的朋友可以来看看,这是重生类现言,对这个题材感兴趣的一定要收藏起来。
  • 追妻无门:女boss不好惹

    追妻无门:女boss不好惹

    青涩蜕变,如今她是能独当一面的女boss,爱了冷泽聿七年,也同样花了七年时间去忘记他。以为是陌路,他突然向他表白,扬言要娶她,她只当他是脑子抽风,他的殷勤她也全都无视。他帮她查她父母的死因,赶走身边情敌,解释当初拒绝她的告别,和故意对她冷漠都是无奈之举。突然爆出她父母的死居然和冷家有丝毫联系,还莫名跳出个公爵未婚夫,扬言要与她履行婚约。峰回路转,破镜还能重圆吗? PS:我又开新文了,每逢假期必书荒,新文《有你的世界遇到爱》,喜欢我的文的朋友可以来看看,这是重生类现言,对这个题材感兴趣的一定要收藏起来。
  • 追妻无门:女boss不好惹

    追妻无门:女boss不好惹

    青涩蜕变,如今她是能独当一面的女boss,爱了冷泽聿七年,也同样花了七年时间去忘记他。以为是陌路,他突然向他表白,扬言要娶她,她只当他是脑子抽风,他的殷勤她也全都无视。他帮她查她父母的死因,赶走身边情敌,解释当初拒绝她的告别,和故意对她冷漠都是无奈之举。突然爆出她父母的死居然和冷家有丝毫联系,还莫名跳出个公爵未婚夫,扬言要与她履行婚约。峰回路转,破镜还能重圆吗? PS:我又开新文了,每逢假期必书荒,新文《有你的世界遇到爱》,喜欢我的文的朋友可以来看看,这是重生类现言,对这个题材感兴趣的一定要收藏起来。
  • 可爱系大佬

    可爱系大佬

    何景时第一次见阮绵,眼皮子一跳,觉得她真他妈可爱,柔软可欺,是个绵羊,可当他真的欺负了以后,猛地发现——靠,是大佬啊!可还能怎么办?心已沦陷,无处可逃。可爱系小绵羊大佬X看似辣鸡实则很强二世祖。
  • 万古魂决

    万古魂决

    少年生无元基,无法修炼,注定废物一生。怎奈情有所寄,心有不甘,七岁立志,八年苦练。入龙翔,闯万世,习五御,得魂决。收火木水土四元,得八荒远古魂兽。上入九天苍穹,下破幽冥地界破天地日月奴,创元魂合一境
  • 万道初仙录

    万道初仙录

    少年天骄,身死消亡之际,却得仙人传承。眼泛紫芒的孤傲少年,从苍州跳脱而出,闯向广泛无垠的大世界。苍茫大地,万域洪荒。异族万千,出没自如报家仇,收魔神,夺造化,固涅槃,握九凤。一剑灭魔帝,不惧天上十万仙人。
  • 箭术:知道这些就够了

    箭术:知道这些就够了

    远在一万年前的中石器时代,人类就发明了弓箭来狩猎捕鱼,之后弓箭又是用于战争的武器之一,现弓箭作为人们喜欢的体育运动项目存在下来。
  • 案例:重建还是将死?:关于Twitter的时下境况(第27辑)

    案例:重建还是将死?:关于Twitter的时下境况(第27辑)

    《案例》是蓝狮子(中国)企业研究院,针对中国企业“创新”与“变革”两大主题进行实证研究,推出的电子单行本系列,旨在为中国企业管理者和财经研究者提供鲜活的商业案例。近期唱衰Twitter的言论在社交媒体上广泛传播,表象是其今年的裁员计划,据说裁掉其全球员工的8%左右,Twitter在提交监管机构的文件表示,裁员重组是大规模改革的一部分,目的是重新调配公司的产品优先度,并提升公司运作效率,裁员后节省的资金将用于推动业务增长。而直接原因很可能是因为巨额亏损。昔日微博鼻祖,今朝前途堪忧。本辑选取的几篇文章意图描摹清楚Twitter的时下境况,发觉原因,以备存照。
  • 一衍逆尘

    一衍逆尘

    在这片苍茫大地上,众生如鱼,随时光而来,又逐岁月而去,于大世中沉浮,在红尘中争渡,顺势而为,生死匆匆!这像是亘古不变的铁律,乃规则,是秩序,忤逆者终将被浪涛拍碎,淹没!偶有扑腾者,也不过摇尾翻身,溅起些许浪花罢了,并无真正改变!然,史上总有那么几条特殊的鱼儿,不受拘束,勇于逆流跃起,欲跳出大世更迭之洪流,一睹外界无限风光!难以上岸也无妨,粉身碎骨亦无惧,孤身千里乱红尘,愿以怒血染青天!在这些不听话的鱼儿搅和之下,终于,上岸的苗头隐隐冒了出来……故事,也就从这儿开始了……