机器人内部传感器阅读笔记及心得-位置传感器-电位器式位置传感器

位置传感器

位置感觉是机器人最基本的感觉要求,可以通过多种传感器来实现。位置传感器包括位置角度检测传感器。常用的机器人位置传感器有电位器式光电式电感式电容式霍尔元件式磁栅式机械式位置传感器等。机器人各关节和连杆的运动定位精度要求重复精度要求运动范围要求,是选择机器人位置传感器基本依据

图1 常用的机器人位置传感器

电位器式位置传感器

电位器式位置传感器由1个绕线电阻(或薄膜电阻)和1个滑动触点组成。其中,滑动触点通过机械装置受被检测量的控制。当被检测的位置量发生变化时,滑动触点也发生位移,改变了滑动触点与电位器各端之间的电阻值和输出电压值。根据这种输出电压值的变化,可以检测出机器人各关节的位置位移量

按照电位器式位置传感器的结构,可以把它分为两大类:一类是直线型电位器,另一类是旋转型电位器

图2 直线型电位器&旋转型电位器

1) 直线型电位器主要用于检测直线位移,其电阻器采用直线型螺线管直线型碳膜电阻,滑动触点只能沿电阻的轴线方向做直线运动。直线型电位器的工作范围和分辨率受电阻器长度的限制,绕线电阻、电阻丝本身的不均匀性会造成电位器式位置传感器的输入/输出关系的非线性。

在载有物体的工作台下面,有与电阻接触的触头。当工作台左右移动时,触头也随之运动,从而改变了与电阻接触的位置,检测的是以电阻中心为基准位置的移动距离

2) 旋转型电位器的电阻元件是呈圆弧状的,滑动触点也只能在电子元件上做圆周运动。旋转型电位器有单圈电位器多圈电位器两种。由于滑动触点等的限制,单圈电位器的工作范围小于360°,分辨率也有一定的限制,但对于大多数应用情况来说,这并不会妨碍它的使用。假如需要更高的分辨率更大的工作范围,可以选用多圈电位器

电位器式位置传感器具有很多优点,如输入/输出特性可以是线性的输出信号选择范围大不会因为失电而破坏其已感觉到的信息;当电源因故断电时,电位器的滑动触点将保持原来的位置不变;另外,它还具有性能稳定结构简单尺寸小质量小精度高等优点

电位器式位置传感器的主要缺点是容易磨损(滑动触点和电阻器表面的磨损),使电位器的可靠性和寿命受到一定的影响。因此,电位器式位置传感器在机器人上的应用受到了极大的限制,近年来随着光电编码器价格的降低,电位器式位置传感器逐渐被淘汰

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