登陆注册
8432300000021

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075~106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
  • 全球化时代的大学

    全球化时代的大学

    本书为“当代世界前沿问题译丛”之一,本书将全球化进程中高等教育的理论研究与实践、政策问题在概念层面上结合起来,分析高等教育的管理和政策、制度与组织问题。
  • 学生热爱环境教育与班级主题活动

    学生热爱环境教育与班级主题活动

    为了指导班主任搞好班级文化建设,我们在有关部门的指导下编辑了这套“班主任班级文化建设与主题活动指南丛书”图书10册。本套书除了论述班级文化建设的各种方法外,还提供了可供参照的各类班级主题活动的案例,具有很强的系统性、实用性、实践性和指导性,非常适合各级学校的班主任老师及学校辅导员阅读,也是各级图书馆陈列和收藏的最佳版本。
  • 假如给我三天光明

    假如给我三天光明

    《假如给我三天光明》是美国著名作家海伦·凯勒的散文代表作。该书的前半部分讲述了海伦变成盲聋人后的生活,以及沙立文老师如何帮助她,教她发音、说话、阅读和体会不同事物的美妙。海伦感受到了生活中的爱,并拥有了希望。小说后半部分讲述海伦的求学生涯,以及她如何体验各种丰富多彩的生活。海伦·凯勒以一个身残志坚的柔弱女子的视角,引导读者对人生的思考以及对生命的敬畏,告诫身体健全的我们应该好好珍惜生命,珍惜时间,热爱生活,关爱他人。
  • 教师创新思维与语言表达

    教师创新思维与语言表达

    语言是思维的物质外壳,而思维是语言的内核,思维的内容决定语言表达的形式;思维水平的差异,也直接影响语言表达水平的高低。《教师创新思维与语言表达》由贺永立、张万仪编著,本书是作者长期思考和教学的成果,原书首次出版之后得到了学者和语文老师的认可,本书主要从这样几个方面进行讨论:创新思维的要素、思维定势及分类、转换视角进行思考、创新思维的优化及发散思维、逆向思维和收敛思维,以及语言表达在这些环节中的运用。中间穿插了很多相关案例和思考题,对于教师的教学具有比较强的启发性。
  • 语文新课标课外读物——战争与和平

    语文新课标课外读物——战争与和平

    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?
热门推荐
  • 相公太薄情:娘子,我错了

    相公太薄情:娘子,我错了

    先是遇见渣男劈腿,劈腿的对象还是我闺蜜,接着又出车祸了!什么鬼?玩穿越?还附身到一个傻子身上。哼,开玩笑,我要是傻子,世上就没正常人了,本宝宝可是能文能武,身怀绝技,还是跆拳道黑带,人若敢伤我,我必然以十倍奉还。“哇!那个王爷好帅呀!”从此本姑娘开始了我的追夫之路。“帅哥,你叫什么名字?”“滚”“真冷酷,但是宝宝喜欢”某王爷一脸黑线……“哈哈,本姑娘终于追到手了。和我斗,下辈子吧!”某女双手叉腰,仰天大笑。“王爷,我们洞房吧”第二天,某女扶着腰说:“丫的,我能退货吗!”某王爷一脸邪笑道:“抱歉,概不退货!”
  • 东一之末

    东一之末

    一个对着未来满怀憧憬的少年,街头惨遇黑社会大哥虐待穿越。来自异界的召唤,他又该何去何从。难道最终还是变成了……本故事讲述的这不仅仅是两个大陆的碰撞,也是少年决小央内心的碰撞。
  • 人鼠之间:约翰·斯坦贝克中篇小说集

    人鼠之间:约翰·斯坦贝克中篇小说集

    乔治和伦尼是居无定所的流浪工人,伦尼天生神力,心智却如幼童,经常闯祸;乔治总是帮他收拾烂摊子,两个男人相互信任并相依为命。他们渴望拥有自己的土地,种菜、养猪、养伦尼心爱的兔子,在那里永远不会有人解雇他们。但生活总是事与愿违,伦尼的再次闯祸打碎了两个人心心念念的土地梦,心中渴慕的美好生活彻底成为泡影……生活在社会底层的小人物如赤子般追寻梦想,当梦想干涸时却如老鼠般逃窜流浪。人鼠无异,都难以逃脱变幻莫测的命运。就如书名的寓意:“无论人与鼠,最好的打算往往落得一场空。”
  • 道纹天刀

    道纹天刀

    日更万五,人品保障。……鬼气复苏,天下大变。你发现你能摸鬼,你从美利坚摸回祖国,你从祖国摸遍全球,你发现你能摸妖,你发现你还能摸神仙,你摸了一国大运,你洗劫了大运宝库,你摸上了天……
  • 我在天庭当玉兔

    我在天庭当玉兔

    自打天庭闯入了一只贱兔子,天庭各路神仙的生活变得糟糕透了,防火防盗防兔子。同时,玉皇大帝整理十万大军准备讨伐兔子。所谓一天不打上房揭瓦,一天不揍,上天胡诌,经常会看到一群神仙拿着各种法宝满山追着一只兔子,并且嘴里大喊道:“那只兔子必须死!!!”
  • 每天学点佛学智慧:不生气

    每天学点佛学智慧:不生气

    在这个世界上,能够事事如愿以偿的人本就没有几个。你一心一意做事情,付出很大努力,结果却不是自己想得到的,你会因此感到沮丧。其实,沮丧或生气,对结果来说根本没有任何意义。无论你怎样沮丧,怎样生气,结果已经产生,不能够再回到开始。这时,你所要做的就是回忆过程,寻找下一个出口。不必留恋昨日的失败,也不必介意已经成为事实的结果。无论你是否如愿以偿,都要及时从中跳出来,看清它在整个世界中的真实位置,即它在无限时空中的微不足道。这样,你得到了不会忘乎所以,失去了也不会气愤难当。
  • 凌茗天上

    凌茗天上

    我不是神仙,但是我能上天入地我不是医生,但是我能妙手回春我不是杀手,但是我能要你小命我不是黑客,但是我能黑你家网
  • 我愿流浪在小镇

    我愿流浪在小镇

    我们总怪时光匆匆、时间少,你想找一僻静之所把不安的心,小心安放。我们渴望去一趟远方,让自由的风带走你被一切不顺造成的忧伤,却从未出发。我们和作者范泽木一样,天天穿梭于钢筋水泥的丛林,朝九晚五轨迹恒定,常常被生活压得喘不过气,也许我们走得太远,而忘记了从何处出发。作者范泽木眼里的小镇就是我们心中的小镇,小镇里的故事就是我们每个人的故事。人间冷暖,草木诗话,这些被妥善安置的时光,需要我们一一掀开。让我们每个有心人,释放自己对故乡及一切美好事物的怀恋,自细微处,看万物有灵之美,赏时光静好的安宁。
  • 妙手毒医

    妙手毒医

    奇特的体香,毒医之路。为什么人家香妃娘娘的体香就能引蝴蝶,我的体香就只能引毒物?因为体香,总是有人用贼溜溜的眼睛盯着我,真的好烦!而且帝国又是一个男权主义的社会,天哪,那我岂不是要被男人欺负?
  • 世说清语:清朝生活图志

    世说清语:清朝生活图志

    《世说清语——清朝生活图志》是从服饰、饮食、建筑、交通、信仰、节日、仪礼七处着眼介绍中国古代最后一个王朝的历史。本书最大的特点就是“以小见大““史论结合”。在具体介绍一事一物发展历程的同时,注重从时代大背景去分析,更能加深读者对事物何以如此的理解。让读者产生强烈的共鸣。由于清朝是中国最后一个古代王朝,它又处于中西交融的起始阶段,所以读者在现代生活中司空见惯的事物多可以从清朝找到起源。这无疑可以增强代入感,增强读者阅读趣味。