機(jī)器人了解外界的“另一只眼”——數(shù)字量傳感器

因此可以說，傳感器是人類五官的延長，同樣它們也構(gòu)成了機(jī)器人的五官。

與模擬傳感器類似，數(shù)字傳感器也是由敏感元器件、轉(zhuǎn)換元器件、變換電路和輔助電源4部分組成。其分類也完全相同，根據(jù)其基本感知功能分為熱敏傳感器、光敏傳感器、氣敏傳感器、力敏傳感器、磁敏傳感器、濕敏傳感器、聲敏傳感器、放射線敏感傳感器、色敏傳感器和味敏傳感器等十大類。

而數(shù)字傳感器相對于模擬傳感器就要簡單得多，它沒有那些復(fù)雜的帶有公式的特性曲線，轉(zhuǎn)而代替的是高電平與低電平信號(hào)。而相對控制器讀取的是0與1的信號(hào)，這就是數(shù)字傳感器。

下面我們就按照在機(jī)器人身上應(yīng)用的功能來說說這些數(shù)字傳感器，相信應(yīng)用了下面介紹的這些傳感器后，你的機(jī)器人一定會(huì)更有生機(jī)。

制作機(jī)器人的第一個(gè)問題就是機(jī)器人的開啟與關(guān)閉，相信你一定離不開下面這些傳感器。沒錯(cuò)，它們扮演著開啟和關(guān)閉機(jī)器人的角色。

1、機(jī)械按鈕傳感器

按鈕開關(guān)(見圖1)利用推動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)接通或斷開，從而實(shí)現(xiàn)電路換接的開關(guān)。它是一種結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用廣泛的主令電器。按鈕可以分為常開式按鈕、常閉式按鈕和復(fù)合式按鈕，根據(jù)連接方式的不同，按下按鈕時(shí)可對應(yīng)不同的電平信號(hào)。

圖1機(jī)械按鈕傳感器

還有一種在機(jī)器人比賽、生活中應(yīng)用更為廣泛的按鈕傳感器。雖然與普通按鈕的原理相同，但外形卻很奇特，它就是碰撞開關(guān)(見圖2)。

圖2碰撞開關(guān)

在機(jī)器人比賽中，碰撞開關(guān)經(jīng)常被用在碰撞壁障小車上(見圖3)。小車前端的碰撞開關(guān)在碰撞到障礙物時(shí)就會(huì)給控制器反饋一個(gè)信號(hào)，告訴控制器前方左側(cè)或右側(cè)有障礙物，程序再控制小車轉(zhuǎn)彎避開障礙物。

圖3碰撞避障小車

2、電容觸摸傳感器

觸摸傳感器的原理是：當(dāng)人體(手指)接觸金屬感應(yīng)片時(shí)，由于人體相當(dāng)于1個(gè)大電容，因此會(huì)在感應(yīng)片和人體間形成一個(gè)電容，感應(yīng)電容量通常有幾皮法到幾十皮法。利用這個(gè)最基本的原理，在外部搭建相關(guān)電路(把引腳配置為輸入，電容充電，那么觸摸時(shí)充當(dāng)電容的人體會(huì)改變原有電容值和充電時(shí)間)，就可以根據(jù)這個(gè)電容量的變化，檢測是否有人體接觸金屬感應(yīng)片。

圖4電容觸摸傳感器

觸摸式電容傳感器(見圖4)是在PCB上覆蓋一層絕緣層制作而成，所以堅(jiān)固、耐磨、絕緣、隔塵、隔水，而且外觀美觀新穎，已在廣泛應(yīng)用在諸多領(lǐng)域。此外它并非傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)，避免了機(jī)械按鈕中存在的機(jī)械故障與機(jī)械磨損等問題。

3、電磁繼電器

下面介紹的開關(guān)就更高大上了，它就是電磁繼電器(見圖5)。電磁繼電器是一種電控制元器件，當(dāng)輸入量的變化達(dá)到規(guī)定要求時(shí)，就會(huì)被觸發(fā)導(dǎo)通。它關(guān)系到控制系統(tǒng)和被控制系統(tǒng)之間的互動(dòng)。通常應(yīng)用于自動(dòng)化的控制電路中，它實(shí)際上是用小電流去控制大電流運(yùn)作的一種“自動(dòng)開關(guān)”。

圖5電磁繼電器

因?yàn)殡姶爬^電器具有這種弱電控制強(qiáng)電的特性，所以它多應(yīng)用于大型機(jī)器人，特別是需要較高電壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人和大部分工業(yè)機(jī)器人身上。控制電路與驅(qū)動(dòng)電路的分離也可以防止兩者互相干擾，保證了控制部分的安全。