Исследование операций автоматизированной сборки деталей мелких и средних размеров, проведенное с целью определения минимальных размеров и разрешающей способности тактильных датчиков, создаваемых в соответствии с этим принципом, позволило установить, что для широкого класса технологических процессов автоматизированной сборки удовлетворительные возможности имеют матричные датчики с чувствительными элементами, расположенными в узлах матрицы размером 8Х8. Расстояние между чувствительными элементами 2,5 мм.
Подобные датчики уже начинают использоваться для оснащения промышленных роботов. Рассмотрим одну из тактильных сенсорных систем роботов, созданных на базе таких датчиков.
Датчик содержит 96 чувствительных элементов, из которых образована матрица размером 8х12 элементов. Габаритные размеры датчика 44,5 Х 28,6 Х 16,5 мм. Чувствительные элементы имеют нижний порог чувствительности 0,2 Н каждый и верхний порог чувствительности 112,5 Н при условии, что усилие направлено по нормали к поверхности датчика. Могут также восприниматься усилия, компланарные плоскости, образованной чувствительными элементами, т. е. сдвигающие усилия. Чувствительные участки датчиков, находящиеся в слое эластомерного материала и расположенные в узлах матрицы, воспринимают усилия и преобразуют их в электрические сигналы. Выходной сигнал датчика содержит информацию о месте приложения, величине и направлении вектора нагрузки. Выходной сигнал от каждого чувствительного элемента поступает на отдельный для каждого элемента усилитель сигнала, затем в аналого-цифровой преобразователь и микропроцессор. Это позволяет производить параллельную обработку информации, поступающей от каждого чувствительного элемента матрицы. Микропроцессор более высокого уровня обеспечивает организацию параллельного процесса предварительно обработки информации и передачи ее в ЭВМ верхнее уровня, формирует общее «тактильное изображение», решает задачи распознавания тактильных образов и выработки управляющих воздействий. Визуальный контроль информации, полученной датчиками, может быть осуществлен с помощью дисплея, на экран которого выводятся выходные сигналы чувствительного элемента. Каждому чувствительному элементу датчика соответствует на экране дисплея вертикальная линия, длина которой зависит от величины прилагаемого к этому элементу усилия и деформации чувствительного участка. О характере контакта можно судить по форме поверхности, образованной на экране дисплея концами вертикальных линий. Величины усилий и деформаций позволяют определить численные значения моментов и давлений, воспринимаемых чувствительной поверхностью датчиков. Рабочая поверхность датчиков обычно изготовляется плоской, но может иметь и другую форму.
Применяются также датчики другого типа, в которых чувствительные элементы матрицы представляют электроды из токопроводящей силиконовой резины. На плате печатным монтажом в виде параллельных полосок токопроводящего материала размещается слой параллельных друг другу силиконовых шнуров, имеющих полукруглое сечение диаметром 1,58 мм. Направления токопроводящих шин и силиконовых шнуров взаимно перпепдикулярны. Чувствительными элементами в такой конструкции являются точки пересечения (точки контакта) шин и шнуров. В зависимости от величины давления в точке контакта меняется площадь контакта между шиной и шнуром, а это в свою очередь влияет на электрическое сопротивление контакта. Возрастание усилия приводит к деформации силиконового шнура, увеличению площади контакта и, следовательно, уменьшению сопротивления. Чтобы измерить усилие, прилагаемое к каждому чувствительному узлу матрицы, необходимо, подключив напряжение к шине и шнуру, которые образуют этот чувствительный узел, измерить величину сопротивления этой цепи, зависящую от усилия, приложенного к чувствительному узлу. Выходные сигналы чувствительных узлов считываются последовательно.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.