傳感器在機(jī)電產(chǎn)品中的應(yīng)用研究

李琰琰，歸瑞利

摘要：傳感器技術(shù)隨著電子、家電工業(yè)的興起，逐步進(jìn)入人們的日常生活。各種各樣的傳感器，用以監(jiān)測(cè)各種物理參量或?qū)ο笮畔ⅲ赃_(dá)到目標(biāo)識(shí)別、數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測(cè)的目的。傳感器技術(shù)是科學(xué)實(shí)踐和生產(chǎn)實(shí)踐的必要手段，它的水平高低是科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，在發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用越發(fā)重要。本文對(duì)傳感器在機(jī)電產(chǎn)品中的應(yīng)用進(jìn)行了分析和研究。

關(guān)鍵詞：機(jī)電產(chǎn)品 傳感技術(shù) 應(yīng)用

0 引言

在信息技術(shù)已成為當(dāng)今全球性的戰(zhàn)略技術(shù)，作為各種信息的感知、采集、轉(zhuǎn)換、傳輸和處理的功能部件——傳感器，已經(jīng)成為各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，特別是自動(dòng)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)控制系統(tǒng)中不可缺少的核心部件。傳感器技術(shù)正深刻影響著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域。因此我們必須對(duì)傳感器的特性進(jìn)行分析，進(jìn)一步研究傳感器在機(jī)電產(chǎn)品中的應(yīng)用，從而對(duì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展提供更好的支持。

1 傳感技術(shù)的重要作用

隨著自動(dòng)化等新技術(shù)的發(fā)展，傳感器的使用數(shù)量越來(lái)越大，一切現(xiàn)代化儀器、設(shè)備幾乎都離不開(kāi)傳感器。傳感器是信息采集系統(tǒng)的首要部件，是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化測(cè)量和自動(dòng)控制（包括遙感、遙測(cè)、遙控）的主要環(huán)節(jié)，是信息的源頭，又是信息社會(huì)賴(lài)以存在和發(fā)展的物質(zhì)與技術(shù)基礎(chǔ)。目前，從宇宙探索、海洋開(kāi)發(fā)、環(huán)境保護(hù)、災(zāi)情預(yù)報(bào)到包括生命科學(xué)在內(nèi)的每一項(xiàng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的研究以及人們的日常生活等，幾乎無(wú)一不與傳感器和傳感器技術(shù)緊密聯(lián)系著。可見(jiàn)，應(yīng)用、研究和開(kāi)發(fā)傳感器和傳感器技術(shù)是信息時(shí)代的必然要求。因此，可以毫不夸張地說(shuō)：沒(méi)有傳感器及其技術(shù)將沒(méi)有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展。

2 傳感器在機(jī)電產(chǎn)品中的應(yīng)用

2.1 在機(jī)器人中傳感器的應(yīng)用

機(jī)器人傳感器可以被定義為一種能把機(jī)器人目標(biāo)物特性轉(zhuǎn)換為電輸出的裝置。機(jī)器人通過(guò)傳感器實(shí)現(xiàn)類(lèi)似于人類(lèi)的知覺(jué)作用。機(jī)器人傳感器可以分為內(nèi)部監(jiān)測(cè)傳感器和外界監(jiān)測(cè)傳感器兩大類(lèi)。內(nèi)部監(jiān)測(cè)傳感器是以機(jī)器人本身的坐標(biāo)軸來(lái)確定其位置，是安裝在機(jī)器人自身中用來(lái)感知它的狀態(tài)，以調(diào)整和控制機(jī)器人的行動(dòng)，它通常由位置、加速度、速度及壓力傳感器組成。外界監(jiān)測(cè)傳感器用于機(jī)器人對(duì)周?chē)h(huán)境、目標(biāo)物的狀態(tài)特征獲取信息，使機(jī)器人與環(huán)境能發(fā)生交互作用，從而使機(jī)器人對(duì)環(huán)境有自校正和自適應(yīng)能力。外界監(jiān)測(cè)傳感器通常包括視覺(jué)、觸覺(jué)、接近覺(jué)等傳感器。

2.1.1 用于機(jī)器人中的視覺(jué)傳感器

機(jī)器人中的視覺(jué)傳感器由以下幾部分組成：光電變換、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)預(yù)處理、狀態(tài)量特性量得計(jì)算、識(shí)別。光電轉(zhuǎn)換和A/D轉(zhuǎn)換組成視覺(jué)監(jiān)測(cè)部分。數(shù)據(jù)的預(yù)處理包括對(duì)圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與分析。第四部分中的狀態(tài)量是指對(duì)象物體的位置和方向，根據(jù)需要，還可算出移動(dòng)速度等，一般根據(jù)重心來(lái)確定對(duì)象的位置，根據(jù)狀態(tài)量，機(jī)器人可進(jìn)行操作；特性量的計(jì)算即從物體圖像中提取特征的過(guò)程，稱(chēng)為描繪技術(shù)。識(shí)別是一個(gè)表明的過(guò)程，識(shí)別算法功能是給景物中每個(gè)描繪中的物體一個(gè)標(biāo)號(hào)。

2.1.2 用于機(jī)器人中的觸覺(jué)傳感器

要使機(jī)器人執(zhí)行準(zhǔn)確而精巧的操作，就需要時(shí)刻監(jiān)測(cè)機(jī)器人與對(duì)象物體之間的相互關(guān)系。這一功能的實(shí)現(xiàn)需要借助于觸覺(jué)。觸覺(jué)傳感器用來(lái)承擔(dān)執(zhí)行操作過(guò)程的微觀判斷，可用于操作步驟細(xì)微變動(dòng)時(shí)對(duì)機(jī)器人的實(shí)時(shí)控制。機(jī)器人觸覺(jué)可分為：接觸覺(jué)、壓覺(jué)、力覺(jué)、滑覺(jué)等四種。機(jī)器人接觸覺(jué)傳感器最簡(jiǎn)單的形式是將滾輪與控制桿等特殊形狀的傳動(dòng)裝置安裝在微動(dòng)開(kāi)關(guān)上。這種開(kāi)關(guān)配置在機(jī)器人手腕的各部分，如內(nèi)外側(cè)、上下側(cè)及手指的指端左右。開(kāi)關(guān)獲得的信息決定于手臂的動(dòng)作，抓握狀態(tài)由手指內(nèi)側(cè)開(kāi)關(guān)確定。

2.1.3 用于機(jī)器人中的接近覺(jué)傳感器

接近覺(jué)傳感器是機(jī)器人手爪在幾毫米至幾十毫米距離內(nèi)檢測(cè)對(duì)象物體狀態(tài)的傳感器。這種傳感器在接觸對(duì)象前得到必要的信息，以便準(zhǔn)備后續(xù)動(dòng)作。在發(fā)現(xiàn)前方障礙物時(shí)，限制行程，避免碰撞。再獲取對(duì)象物體表面各點(diǎn)的距離信息，從而測(cè)出對(duì)象物的表面形狀。傳感器越靠近對(duì)象物，越能精確測(cè)量，故一般把接近覺(jué)傳感器裝在機(jī)器人手爪的前端。

2.2 在家用電器中傳感器的應(yīng)用

傳感器在家用電器中已得到了十分廣泛的應(yīng)用，它不僅使家用電器的功能更加完善，而且使用也變得更加簡(jiǎn)單方便。在節(jié)省家用電器耗能方面，傳感器也起到了重要的作用。傳感器在家用電器中使用最多的是溫度傳感器，其次是濕度、氣體、光、磁、壓力、煙霧、聲敏等傳感器。

2.2.1 用于洗衣機(jī)中的傳感器

目前，全自動(dòng)洗衣機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了利用傳感器和微處理器對(duì)洗滌過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)和控制。除了用微處理器作程序控制外，還使用了水位傳感器、布量傳感器和光電傳感器等，使洗衣機(jī)能夠自動(dòng)進(jìn)水、控制洗滌時(shí)間，判斷洗凈度和控制脫水時(shí)間。洗衣機(jī)中的水位傳感器主要用來(lái)檢測(cè)水位等級(jí)。布量傳感器是用來(lái)檢測(cè)洗滌物的重量。光電傳感器可檢測(cè)洗滌凈度、判斷排水、判斷漂凈度及脫水情況。

2.2.2 用于電冰箱中的傳感器

電冰箱運(yùn)行時(shí)，由溫度傳感器組成的溫控器按設(shè)定的冰箱溫度自動(dòng)接通和斷開(kāi)電路，控制制冷壓縮機(jī)的啟動(dòng)與停止。當(dāng)給冰箱加熱除霜時(shí)，由溫度傳感器組成的除霜溫控器將會(huì)在除霜加熱器達(dá)到一定溫度時(shí)，自動(dòng)斷開(kāi)加熱器的電源，停止除霜加熱。熱敏電阻檢測(cè)到冰箱內(nèi)的溫度將由顯示器直接顯示出來(lái)。

3 結(jié)語(yǔ)

傳感器技術(shù)在機(jī)電產(chǎn)品中的應(yīng)用，提高了自動(dòng)化的程度，提高了機(jī)電產(chǎn)品的功能和經(jīng)濟(jì)效益。目前，傳感器技術(shù)在機(jī)電產(chǎn)品中的應(yīng)用可以促進(jìn)科學(xué)技術(shù)的飛躍發(fā)展，并給人們帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。因此，我們相信，隨著自動(dòng)化等技術(shù)的發(fā)展，傳感器技術(shù)必然會(huì)在機(jī)電產(chǎn)品中得到更進(jìn)一步的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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[3]廖懷平.檢測(cè)與控制[M].中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社.

作者簡(jiǎn)介：

李琰琰（1984-），女，河南南陽(yáng)人，本科，助講，研究方向：機(jī)電一體化。