現(xiàn)代傳感技術(shù)傳感器選型實(shí)例(FSR壓力傳感器)(共4頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上現(xiàn)代傳感技術(shù) 1.傳感器的現(xiàn)場(chǎng)選型，以及例子說(shuō)明需求分析：用于二足機(jī)器人的腳底，主要研究行走或受外力干擾時(shí)，通過(guò)動(dòng)態(tài)平衡控制使行走更趨于穩(wěn)定，并增強(qiáng)站立時(shí)穩(wěn)定性。二足機(jī)器人站立高為320mm，寬為230mm，重量約為1.5kg。選型：FSR共有四種類(lèi)型傳感器分別為400、402、406、408。他們的區(qū)別在于接觸面積，和厚度不同。 400有效面積為0.2，層最厚部分為0.012。402有效面積為0.5，層最厚部分為0.018。406有效面積為1.5×1.5，層最厚部分為0.018。408有效面積為24×0.25，層最厚部分為0.135。由于二足機(jī)器

2、人重量較輕，需要在腳底安置多個(gè)進(jìn)行精密測(cè)量，我選擇的是壓力傳感器FRS400。 是彎曲壓力傳感器的一種，簡(jiǎn)稱(chēng)FSR，F(xiàn)SR是一種隨著有效表面上壓力增大而輸出阻值減小的高分子薄膜（PVDF薄膜），F(xiàn)SR并不是測(cè)壓元件或形變測(cè)量?jī)x，盡管他們有著相似的性能。而且這類(lèi)壓力感測(cè)電阻不適用于精密測(cè)量，但是FSR卻是一款靈敏度較高的傳感器。下圖為FRS400的性能曲線(xiàn)量程：010kg靈敏度：100g to 10kg精度：±5% to ±25%力分辨率：充分利用力的±0.5%延時(shí)時(shí)間：12ms溫度范圍：-30 to +70價(jià)格：76/個(gè)根據(jù)以上參數(shù)，F(xiàn)RS400適用于二足機(jī)器人的

3、動(dòng)態(tài)平衡控制，可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。用法：FSR400的接法：應(yīng)用在二足機(jī)器人上的主要四個(gè)方面：目的：當(dāng)機(jī)器人運(yùn)行時(shí)，經(jīng)傳感器取值并通過(guò)控制器補(bǔ)償機(jī)器人重心穩(wěn)定位置，分析比較不同控制器的性能差異，讓機(jī)器人不論在靜態(tài)、動(dòng)態(tài)都具有抗干擾性，使機(jī)器人在姿態(tài)及運(yùn)作效能上得以改善。硬件架構(gòu)：該二足機(jī)器人是由雙足十個(gè)自由度、頭部一個(gè)自由度、伺服機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、無(wú)線(xiàn)模塊、超生波傳感器、電子羅盤(pán)、加速度計(jì)以及8顆壓力傳感器構(gòu)成。腳底是A/D轉(zhuǎn)換電路及8顆壓力傳感器組成，大小為6cm×9cm。主要是借由腳底壓力傳感器的取值并運(yùn)算出實(shí)際重心位置之后，并控制伺服機(jī)以達(dá)到行走平衡的目的。由于壓力傳感器輸出的是模擬信號(hào)，為

4、了使實(shí)驗(yàn)板取得壓力值、節(jié)省空間，故在腳底板設(shè)計(jì)A/D轉(zhuǎn)換電路。下圖為傳感器位置軟件構(gòu)架:為了能夠方便測(cè)試與監(jiān)控機(jī)器人狀態(tài)，適用VC6.0開(kāi)發(fā)環(huán)境，并用MFC構(gòu)建監(jiān)視畫(huà)面。平衡架構(gòu)：機(jī)器人步行時(shí)，平衡重心的便宜分為單腳與雙腳兩種情況，下圖為腳底坐標(biāo)系統(tǒng)。平衡架構(gòu)分為：壓力傳感器初始化、壓力傳感器取得壓力值、壓力值濾波、重心誤差、平衡控制及伺服機(jī)補(bǔ)償?shù)?個(gè)構(gòu)架。下圖為控制流程圖結(jié)論：透過(guò)二足傳感器取得壓力值，并計(jì)算機(jī)器人實(shí)際重心位置，再將實(shí)際重心位置以模糊控制器運(yùn)算，計(jì)算機(jī)器人步行時(shí)各伺服機(jī)的補(bǔ)償角度，并與PID控制器運(yùn)算做比較，透過(guò)各伺服機(jī)角度補(bǔ)償可明顯看出補(bǔ)償前后的差異。名詞解釋?zhuān)核欧C(jī)：伺服機(jī)是遙控模型控制動(dòng)作的動(dòng)力來(lái)源，主要是由外殼、電路板、無(wú)核心馬達(dá)、齒輪與位置檢測(cè)器所構(gòu)成。其工作原理是由接收機(jī)發(fā)出訊號(hào)給伺服機(jī)，經(jīng)由電路板上的 IC 判斷轉(zhuǎn)動(dòng)方向，再驅(qū)動(dòng)無(wú)核心馬達(dá)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，透過(guò)減速齒輪將動(dòng)力傳至擺臂，同時(shí)由位置檢測(cè)器送回訊號(hào)，判斷是否已經(jīng)到達(dá)定位。PVDF： 是有機(jī)壓電材料，又稱(chēng)壓電聚合物。這類(lèi)材料及其材質(zhì)柔韌、低密度、低阻抗和電壓常數(shù)(g)等優(yōu)點(diǎn)為世人矚目，且發(fā)展十分迅速，現(xiàn)在水聲超聲測(cè)量，壓力傳感，引燃引爆等方面獲得應(yīng)用。不足之處是壓電應(yīng)變常數(shù)（d）偏低，使之作為有源發(fā)射換能器受到很大的限制