触觉传感器有哪些 这20种传感器，工控人你都见过吗？没见过的来涨知识了

这20种传感器，工控人你都见过吗？没见过的来涨知识了

电子技术正在迅速发展。最让我兴奋的一件事是：我们周围许多的电子设备都是在没有人值班的状态下工作的。

随着科技的发展，我们创造出了很多可以感知周围的事物的传感器。

传感器在监测和检测人类的活动时起着不可或缺的作用，并能够将这些信息提供给其他电子设备作为控制参考。

接下来我们从基础知识开始。

以下是今天我们聊的内容的目录

什么是传感器？

什么是不同类型的传感器？

通常，传感器基本定义是探测器；传感器是一种电子设备，用于检测各种类别的信号，并将信号传递给其他电气控制设备。

换一种说法，传感器是一种能将能量从一种形式转换到另一种形式的电子装置。所以，它被称为传感器。

传感器主要是通过距离、温度、湿度度等来识别气体的物理量、热量等。

它以电信号的形式向连接的控制系统提供输出。

例如，在自动化系统中，传感器是向可编程逻辑控制器（plc）传递信号，从而参与控制。

在日常生活应用、商业和工业设备、教育工程中，不同类型的传感器都有着特定的作用。

什么是不同类型的传感器？

传感器分为以下四大类：

1、模拟传感器

2、数字传感器

3、有源传感器

4、无源传感器

每个类别又都有如下不同类型的传感器。

一、温度传感器

温度传感器用于检测温度和热能并将其转换为电信号（以电压或电流的形式进行传递)。

我们实际上有以下几种类型的温度传感器使用。

1、温度计

2、热电偶

3、电阻式温度检测器

4、热敏电阻温度传感器

5、半导体温度传感器

6、振弦式温度传感器

温度传感器现在我们常见的就是被应用于计算机、冰箱、汽车、医疗器械、炊具等设备中。

二、压力传感器

压力传感器还可以被称为压力变送器或压力计。

压力传感器检测空气、气体、水的压力，并向控制器提供电信号。

根据不同的用途和更多的特点，它分为不同的类别：

1、真空压力传感器

2、绝对压力传感器

3、表压传感器

4、压差传感器

压力传感器用于许多系统，常见的是气动、液压、真空系统等。

三、触摸传感器

触摸传感器称为触觉传感器。它是一种电子传感器，用于检测和记录人类的触摸。

电容式触摸传感器、电阻式触摸传感器是触摸传感器现在用的最多的。

它在工业中用的多的比如：开关灯、空调（AC）遥控、门开/关操作、电梯、机器人、智能手机等。

实际上有个冷门知识：血氧饱和度计是触摸式传感器检测人体内氧含量的最好例子之一。

这次疫情中，血氧仪的需求量实际上是很大的。它比较容易操作，即使在家里。你可以很容易地能够在网上买到血氧仪。

四、图像传感器

图像传感器是用于检测图像像素并向显示设备提供信息的电子设备。

图像传感器有模拟型和数字型。一般来说，电子图像传感器分为两种主要类型。

1、电荷耦合器件

2、有源像素传感器

对于数码相机、闭路电视（CCTV）、医疗成像设备、热成像设备、雷达、声纳等，都使用图像传感器。

五、运动传感器

运动传感器测量并记录身体活动或运动。它分为以下几种类型。

1、主动式运动传感器

2、被动运动传感器

3、断层运动传感器

4、手势运动传感器

运动传感器应用于家庭安全、自动门操作、微波、机器人、超声波、手势检测等领域。

六、光传感器

光传感器是光电器件，这种传感器检测并将光或光子的亮度或发光转换为电信号。

现在用的多的主要有三种类型的光传感器。

1、光敏电阻或光敏电阻（LDR）

2、光电二极管

3、光电晶体管

它被广泛应用于太阳系汽车、农业部门（自动喷水灭火系统）和电子项目设备如Arduino。

七、振动传感器

振动传感器有可能大家听得不多，实际上振动传感器又被称为压电传感器。

振动传感器能够检测并记录任何运动或活动。它向连接的机器或系统提供数据或信号。

如果存在任何危险活动，该传感器有助于发送确认信息。

在我们的石油天然气、食品饮料、采矿、金属加工、造纸、风力发电、发电等工业领域，都需要振动传感器。

八、湿度传感器

湿度传感器也称为湿度计；

对于检测空气和土壤中的水分，湿度传感器是非常必要的。主要被用于空调系统。

九、接近传感器

接近传感器可以很容易地检测到附近的物体，而无需任何直接接触。它分为不同的类型：

1、电容式接近传感器

2、感应式接近传感器

它广泛应用于智能手机、平板电脑、机器、机器人系统、过山车等。

十、颜色传感器

颜色传感器其实就是光电传感器。

它能有助于感知物体的颜色并识别颜色标记。这种传感器使用RGB（红、绿、蓝）色标。

在我们的彩绘和印刷、化妆品、纺织、医疗诊断、计算机彩色监视器和过程控制中，大量地使用了颜色传感器。

十一、辐射传感器

辐射传感器是一种电子仪器，可以感应和测量诸如α、β、γ、中子、X射线等辐射粒子。

此外，它还可以感应电磁辐射，如波、宇宙辐射（阳光）。

辐射传感器包括三种不同类型。

1、充气辐射传感器

2、闪烁辐射传感器

3、固态辐射传感器

这种传感器用于核能、医学成像模式和环境放射性监测，所以一般我们生活中能直接见到这种传感器的机会并不多，但是实际上却息息相关。

十二、液位传感器

液位传感器的主要作用是测量固体、液体和气体等不同材料的液位或高度。

它分为以下几种：

1、激光液位传感器

2、浮子传感器

3、电容式液位传感器

4、电阻式液位传感器

5、超声波液位传感器

6、静液压液位传感器

7、光学物位传感器

8、电磁液位传感器

液位传感器被广泛应用于船舶，集装箱，水箱燃油箱箱等，用于水位检查。

十三、位置传感器

位置传感器决定位移和位置（如线性和旋转）。

基本上，位置传感器分为以下几种。

1、光学位置传感器

2、线性位置传感器

3、旋转位置传感器

4、感应式位置传感器

5、电容式位置传感器

6、光纤位置传感器

7、超声波位置传感器

例如，电位计包含旋转位置传感器，该传感器可随角度移动而变化，

位置传感器在家庭和工业应用实际上很多，如门关闭/打开、阀门监控、电机控制、用于控制发动机燃料或动力流量的节流阀。

十四、烟雾或气体传感器

气体传感器用于检测不同类型的气体，有毒或爆炸性气体，空气中的烟雾。其中一些传感器还能够测量气体浓度。

气体或烟雾传感器可以分为三大类：

1、光学式烟雾传感器

2、电离式烟雾传感器

3、激光式烟雾传感器

烟雾传感器应用于工厂、工业、建筑、船舶、飞机等。

十五、火焰传感器

火焰传感器可以很容易地检测到火灾或附近材料的火焰。这些检测到的信号被传送到连接的控制设备。

它用于工业区的报警系统、天然气厂、灭火系统和基于Arduino的设计火灾探测器项目。

十六、泄漏传感器

泄漏传感器用于密闭容器或真空室中，用于检测水泄漏、液体泄漏、空气泄漏等。

按工作角色分为两大部分：

1、点泄漏传感器

2、流量泄漏传感器

十七、加速度计

加速度计是测量运动加速度或速度的仪器。

它广泛应用于手势控制的机器人、飞机和导弹导航系统、过程控制系统、车辆加速以及其他旋转电子设备，如涡轮机、滚筒、风扇、压缩机、泵等。

十八、倾斜传感器

倾斜传感器检测基准面的角运动、角坡度、角运动、轴并随其变化。

主要用于手机、平板电脑、手持式游戏机、船只、车辆、飞机等的角度和自动旋转操作的监控。

十九、标记传感器

标记传感器作为光电式传感器工作。它用来感觉物体上的色标。

标记传感器广泛应用于印刷和包装行业。

二十、流量传感器或浮子传感器

流量传感器测量和检测几乎所有的工艺流体。检测到的数据将提供给控制器系统。

用于工业领域、发电仪表、发电厂等。

这次，我介绍了20种不同类型的传感器及其用途。每个传感器都有自己的特点和功能。它们可以用于特定的项目中，像现在越来越火的手持或无线电气电子工程，都使用各种类型的无线传感器。

此外，传感器还用于PLC项目，机器人系统，物联网等项目。

以上就是今天想和大家聊的内容，欢迎大家转发关注和支持，谢谢！

用于工业机器人中的各类传感器，你都知道几种？

在工业自动化领域，机器人需要传感器提供必要的信息，以正确执行相关的操作。一份报告预测，到2021年，全球工业机器人传感器市场将以约8％的复合年增长率（CAGR）稳步增长。对于包括消费者和汽车在内的机器人传感应用，另一份报告明确指出，到2027年，视觉系统将单独成就57亿美元的市场，力传感器市场将超过69亿美元。

下面列出了工业机器人中最常用到的传感器。

二维视觉传感器

二维视觉是一个可以执行从检测运动物体到传输带上的零件定位等多种任务的摄像头。许多智能相机都可以检测零件并协助机器人确定零件的位置，机器人可以根据接收到的信息适当调整其动作。

三维视觉传感器

三维视觉系统必须拥有两个不同角度的摄像机或激光扫描器，用以检测对象的第三维度。例如，零件取放便是利用三维视觉技术检测物体并创建三维图像，分析并选择最好的拾取方式。

力/力矩传感器

如果说视觉传感器给了机器人眼睛，那么力/力矩传感器则给机器人带去了触觉。机器人利用力/力矩传感器感知末端执行器的力度。多数情况下，力/力矩传感器位于机器人和夹具之间，这样，所有反馈到夹具上的力都在机器人的监控之中。有了力/力矩传感器，装配、人工引导、示教、力度限制等应用才得以实现。

碰撞检测传感器

这种传感器有各种不同的形式，其主要应用是为作业人员提供一个安全的工作环境，协作机器人最需要它们。一些传感器可以是某种触觉识别系统，通过柔软的表面感知压力，给机器人发送信号，限制或停止机器人的运动。

一些传感器还可以直接内置在机器人中。有些公司利用加速度计反馈，还有些则使用电流反馈。在这两种情况下，当机器人感知到异常的力度时，便触发紧急停止，从而确保安全。

要想让工业机器人与人进行协作，首先要找出可以保证作业人员安全的方法。这些传感器有各种形式，从摄像头到激光等，目的是告诉机器人周围的状况。有些安全系统可以设置成当有人出现在特定的区域/空间时，机器人会自动减速运行，如果人员继续靠近，机器人则会停止工作。最简单的例子是电梯门上的激光安全传感器。当激光检测到障碍物时，电梯门会立即停止并退回，以避免碰撞。

其它传感器

市场上还有很多的传感器适用于不同的应用。例如焊缝追踪传感器等。

触觉传感器也越来越受欢迎。这类传感器一般安装在抓手上，用来检测和感觉抓取的物体是什么。传感器通常能够检测力度并得出力度分布的情况，从而知道对象的确切位置，让你可以控制抓取的位置和末端执行器的抓取力度。另外还有一些触觉传感器可以检测热量的变化。

视觉和接近传感器类似于自动驾驶车辆所需的传感器，包括摄像头、红外线、声纳、超声波、雷达和激光雷达。某些情况下可以使用多个摄像头，尤其是立体视觉。将这些传感器组合起来使用，机器人便可以确定尺寸，识别物体，并确定其距离。

射频识别（RFID）传感可以提供识别码并允许得到许可的机器人获取其他信息。

麦克风（声学传感器）帮助工业机器人接收语音命令并识别熟悉环境中的异常声音。如果加上压电传感器，还可以识别并消除振动引起的噪声，避免机器人错误理解语音命令。先进的算法甚至可以让机器人了解说话者的情绪。

温度传感是机器人自我诊断的一部分，可用于确定其周遭的环境，避免潜在的有害热源。利用化学、光学和颜色传感器，机器人能够评估、调整和检测其环境中存在的问题。

对于可以走路、跑步甚至跳舞的人形机器人，稳定性是一个主要问题。它们需要与智能手机相同类型的传感器，以便提供机器人的准确位置数据。在这些应用采用了具有3轴加速度计、3轴陀螺仪和3轴磁力计的9自由度（9DOF）传感器或惯性测量单元（IMU）。

传感器是实现软件智能的关键组件，没有传感器，很多复杂的操作就不能实现。它们不仅实现了复杂的操作，同时也保证这些操作在进行的过程中得到良好的控制。

工业机器人避障主要用到哪些传感器？

移动机器人需要通过传感器实时获取周围的障碍物信息，包括尺寸、形状和位置信息，来实现避障。避障使用的传感器有很多种，目前常见的有视觉传感器、激光传感器、红外传感器、超声波传感器等。

超声波传感器

超声波传感器的基本原理是测量超声波的飞行时间，通过d=vt/2测量距离，其中d是距离，v是声速，t是飞行时间。

上图是超声波传感器信号的一个示意。通过压电或静电变送器产生一个频率在几十kHz的超声波脉冲组成波包，系统检测高于某阈值的反向声波，然后使用测量到的飞行时间计算距离。超声波传感器一般作用距离较短，普通的有效探测距离几米，但是会有一个几十毫米左右的最小探测盲区。由于超声传感器成本低、实现方法简单、技术成熟，是移动机器人中常用的传感器。

红外传感器

一般的红外测距都是采用三角测距的原理。红外发射器按照一定角度发射红外光束，遇到物体之后，光会反向回来，检测到反射光之后，通过结构上的几何三角关系，就可以计算出物体距离D。

当D的距离足够近的时候，上图中L值会相当大，如果超过CCD的探测范围，虽然物体很近，传感器反而看不到了。当物体距离D很大时，L值就会很小，测量精度会变差。因此，常见的红外传感器的测量距离都比较近，小于超声波，同时远距离测量也有最小距离的限制。另外，对于透明的或者近似黑体的物体，红外传感器是无法检测距离的。但相对于超声来说，红外传感器具有更高的带宽。

激光传感器

常见的激光雷达是基于飞行时间的（ToF，time of flight），通过测量激光的飞行时间来测距d=ct/2，类似前面提到的超声测距公式，其中d是距离，c是光速，t是从发射到接收的时间间隔。

比较简单的方案是测量反射光的相移，传感器以已知的频率发射一定幅度的调制光，并测量发射和反向信号之间的相移，如上图。

调制信号的波长为lamda=c/f，其中c是光速，f是调制频率，测量到发射和反射光束之间的相移差theta之后，距离可由lamda*theta/4pi计算得到，如上图。

视觉传感器

常用的计算机视觉方案也有很多种， 比如双目视觉，基于TOF的深度相机，基于结构光的深度相机等。

基于结构光的深度相机发射出的光会生成相对随机但又固定的斑点图样，光斑打在物体上，因为与摄像头距离不同，被摄像头捕捉到的位置也不相同。先计算斑点与标定的标准图案在不同位置的偏移，利用摄像头位置、传感器大小等参数就可以计算出物体与摄像头的距离。

双目视觉的测距本质上也是三角测距法，由于两个摄像头的位置不同，就像人的两只眼睛一样，看到的物体也不一样。两个摄像头看到的同一个点P，在成像的时候会有不同的像素位置，此时通过三角测距就可以测出这个点的距离。

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