传感器是一种以一定精度测量出物体的物理、化学变化(如位移、力、加速度、温度等)，并将这些变化变换成与之有确定对应关系的、易于精确处理和测量的某种电信号（如电压、电流和频率）的检测部件或装置，通常由敏感元件、转换元件、转换电路和辅助电源四部分组成，

传感器的定义

2.工业传感器分类

机器人传感器有多种分类方法，如接触式传感器或非接触式传感器、内部信息传感器或外部传感器、无源传感器或有源传感器、无扰传感器或扰动传感器等。

▲非接触式传感器以某种电磁射线(可见光、X射线、红外线、雷达波和电磁射线等)、声波、超声波的形式来测量目标的响应。

▲接触式传感器则以某种实际接触（如触碰、力或力矩、压力、位置、温度、磁量、电量等)形式来测量目标的响应。最普通的触觉传感器就是一个简单的开关，当它接触零部件时，开关闭合。

▲内部信息传感器是以机器人本身的坐标轴来确定其位置，安装在机器人自身中，用来感知机器人自己的状态，采集机器人本体、关节和手爪的位移、速度、加速度等来自机器人内部的信息，以调整和控制机器人的行动。内部传感器通常由位置、加速度、速度及压力传感器等组成。

▲外部传感器用于机器人对周围环境、目标物的状态特征获取信息，使机器人和环境发生交互作用，采集机器人和外部环境以及工作对象之间相互作用的信息，从而使机器人对环境有自校正和自适应能力。

1)灵敏度

灵敏度是指传感器的输出信号达到稳定时，输出信号变化与输入信号变化的比值。假如传感器的输出和输入呈线性关系，其灵敏度可表示为

式中: s为传感器的灵敏度;△y为传感器输出信号的增量;△x为传感器输入信号的增量。

假如传感器的输出与输入呈非线性关系，其灵敏度就是该曲线的导数。传感器输出量的量纲和输入量的量纲不一定相同。若输出和输入具有相同的量纲，则传感器的灵敏度也称为放大倍数。一般来说，传感器的灵敏度越大越好，这样可以使传感器的输出信号精确度更高、线性程度更好。但是过高的灵敏度有时会导致传感器的输出稳定性下降，所以应根据机器人的要求选择大小适中的传感器灵敏度。

2）线性度

线性度反映传感器输出信号与输入信号之间的线性程度。假设传感器的输出信号为y，输入信号为x，则输出信号与输入信号之间的线性关系可表示为

若k为常数，或者近似为常救，则传感器的线性度较高;如果k是一个变化较大的，则传感器的线性废较差。机器人控制系统应该选用线性废较高的传感器。实际上，只有在少数情况下，传感器的输出和输入才呈线性关系。在大多救情况下，k为x的西救，即

如果传感器的输入量变化不太大，且a₀、a₁…a_n都远小于a₀，那么可以取k=a_0,近似地把传感器的输出和输入看成线性关系。常用的线性化方法有、基“伦文刘乘法、最小误差法等。

3)测量范围

测量范国是指被测量的最大允许值和最小允许值之差。一般要求传感器的测量范国必须覆盖机器人有关被测量的工作范圆。如果无法达到这一要求，可以设法选用某种转换装置，但这样会引入某种误差，使传感器的测量精度受到一定的影响。

4）精度

精度是指传感器的测量输出值与实际被测量值之间的误差。在机器人系统设计中，应该极据系统的工作精度要求选择合适的传感器精度。

应该泣意传感器精度的使用条件和测量方法。使用条件应包括机器人所有可能的工作条件，如不同的温度、湿度、运动速度、加速度，以及在可能范围内的各种负载作用等。用于检测传感器赣度的测量仪器必须具有比传感器高一级的精度，进行精度测试时也需要考虑最坏的工作条件。

5)重复性

在相同测量条件下，对同一被测量进行连续多次测量所得结果之间的一致性。若一致性好，传感器的测量误差就越小，重复性越好。对于多数传感器来说，重复性指标都优于精度指标，这些传感器的精度不一定很高，但只要温度、温度、受力条件和其它参数不变，传感器的测量结果也不会有较大变化，同样，对于传感器的重复性也应考虑使用条件和测试方法的问题。对于示教-再现型机器人，传感器的重复性至关重要，它直接关系到机器人能否准确再现示教轨迹。

6)分辨年

分辨率是指传感器在整个测量范围内所能识别的被测量的最小变化量，或者所能辨别的不同被测量的个数。如果它辨别的被测量最小变化量越小，或者被测量个数越多，则分辨率越高;反之，则分辨率越低。无论是示教-再现型机器人，还是可编程型机器人，都对传感器的分辨率有一定的要求。传感器的分辨率直接影响机器人的可控程度和控制品质。一般需要根据机器人的工作任备规定传感器分辨率的最低限度要求。

7)响应时间

响应时间是传感器的动态性能指标，是指传感器的输入信号变化后，其输出信号随之变化并达到一个稳定值所需要的时间。在某些传感器中，输出信号在达到某一稳定值以前会发生短时间的振荡。传感器输出信号的振荡对于机器人控制系统来说非常不利，它有时可能会造成一个虚设位置，影响机器人的控制精度和工作精度，所以传感器的响应时间越短越好。响应时间的计算应当以输入信号起始变化的时刻为始点，以输出信号达到稳定值的时刻为终点。实际上，还需要规定一个稳定值范围，只要输出信号的变化不再超出此范围，即可认为它巳已经达到了稳定值。

8）抗干扰能力

机器人的工作环境是多种多样的，在有些情况下可能相当恶劣，因此对于机器人用传感器必须考虑其抗干扰能力。由于传感器输出信号的稳定是控制系统稳定工作的前提，为防止机器人系统的意外动作或发生故障，设计传感器系统时必须采用可靠性设计技术。通常抗干扰能力是通过单位时间内发生故障的概率来定义的，因此它是一个统计指标。

在选择工业机器人传感器时，需要根据实际工况、检测精度、控制精废等具体的要求来确定所用传感器的各项性能指标，同时还需要考虑机器人工作的一些特殊要束比的店如重复性、稳定性、可靠性、抗干扰性要求等，最终洗择出性价比较高的传感器。