《传感器与机器人感知技术》针对机器人、机械臂等所具有的智能检测与控制功能，研究分析传感器与机器人感知系统的关系，研究传感器的测量机理、动静态特性、误差分析、数据处理、数据滤波、抗干扰技术以及环境因素对最终测量结果的影响。本书在系统阐述传统传感器、新型传感器、智能传感器等理论的基础上，结合机器人的结构特点、运行轨迹特点、功能特点，有针对性地将机器人感知技术与传感器测量技术结合在一起，使学生在学习传感器机理的基础上，能够掌握智能测试新技术。 本书适用于机器人工程、智能制造、电子工程、机械工程、机电一体化等相关专业的高年级本科生或研究生。本书同时也可以作为学习机器人传感器相关技术的工程师和技术人员的参考书。

第1章传感器与机器人相关基础知识1 1.1传感器与机器人感知技术的相关概念1 1.1.1传感器的概念1 1.1.2机器人感知技术2 1.2机器人的相关概念4 1.2.1机器人的定义5 1.2.2机器人的特性5 1.2.3机器人技术发展的阶段6 1.2.4机器人的发展方向8 1.3机器人的构成9 1.3.1机械单元10 1.3.2传感单元11 1.3.3控制单元12 1.4传感器的相关基础知识13 1.4.1传感器的组成13 1.4.2传感器的分类14 1.4.3传感器技术要求16 1.4.4传感器的静态特性16 1.4.5传感器的动态特性21 1.4.6传感器的综合性能指标25 1.4.7传感器的命名方法及代号27 1.4.8传感器的选用原则28 1.5变送器（transmitter）28 1.5.1变送器的概念28 1.5.2常见变送器输出接线方式30 1.6传感器及机器人感知技术的发展趋势32 1.6.1传感器技术的发展趋势32 1.6.2传感器技术的应用领域34 第2章传感器信号采集及数据处理技术39 2.1过程检测技术的相关概念39 2.1.1测试、测量、检测的相关概念39 2.1.2检测技术的基本概念40 2.2测量误差41 2.2.1测量误差的概念及表达方式41 2.2.2测量误差的分类42 2.3信号的分类45 2.3.1信号的概念及其描述方法45 2.3.2信号的分类46 2.3.3信号分析中常用的函数49 2.3.4信号的时域分析52 2.3.5信号的幅值域分析54 2.3.6信号的频域分析57 2.4传感器输出信号分类58 2.4.1传感器在线检测系统构成58 2.4.2传感器可测量信号形式59 2.4.3传感器在在线检测中的作用62 2.5信号（数据）采集处理63 2.5.1信号采集系统的构成63 2.5.2信号采集处理的方法64 2.6滤波技术66 2.6.1硬件滤波（hardware filtering）66 2.6.2数字（软件）滤波（digital/software filtering）67 2.6.3数据处理73 2.7抗干扰技术75 2.7.1干扰来源75 2.7.2干扰的耦合方式及传输途径77 2.7.3干扰抑制技术80 2.8信号转换技术83 2.8.1R/U转换技术83 2.8.2C/U及C/T转换技术84 2.8.3L/U和L/T转换技术85 2.8.4I/U和U/I转换技术86 2.8.5F/U和U/F转换技术86 第3章机器人内部传感器88 3.1机器人传感器的分类88 3.1.1内部传感器的相关概念88 3.1.2外部传感器的相关概念88 3.1.3内外共用（兼容）传感器89 3.2位置/位移/角度传感器90 3.2.1机器人位置传感器的定义90 3.2.2电位器式位移/角度传感器91 3.2.3电容式位移/角度传感器97 3.2.4电涡流式位移传感器103 3.2.5霍尔式位移/角度传感器105 3.2.6光栅式位移传感器108 3.2.7拉线式位移传感器110 3.3速度/转速传感器111 3.3.1关于速度/转速的相关概念111 3.3.2光电速度传感器112 3.3.3直流测速发电机116 3.3.4磁电感应式速度/转速传感器118 3.3.5其他测速传感器121 3.4加速度传感器122 3.4.1应变片加速度传感器122 3.4.2电容式加速度传感器127 3.4.3压电式加速度传感器128 3.4.4开关式加速度传感器132 3.5倾斜角传感器134 3.5.1液体式倾斜角传感器134 3.5.2垂直振子倾斜角传感器135 3.6扭矩/转矩传感器136 3.6.1扭矩传感器的定义136 3.6.2扭矩传感器的类型137 3.6.3应变片式扭矩传感器138 3.6.4磁电齿栅式扭矩传感器139 3.6.5磁致伸缩式扭矩传感器140 3.7位姿传感器/惯性传感器141 3.7.1陀螺仪141 3.7.2单自由度液浮陀螺仪143 3.7.32自由度陀螺仪143 3.7.4微型惯性测量组合144 第4章机器人外部传感器147 4.1机器人的外部传感器的相关概念147 4.2机器人接近觉传感器（接近开关）148 4.2.1机器人接近觉传感器的相关概念148 4.2.2静电容式接近觉传感器149 4.2.3电感式接近觉传感器151 4.2.4光电开关152 4.2.5霍尔接近传感器153 4.2.6接近开关的应用153 4.3机器人距离觉传感器155 4.3.1超声波测距传感器155 4.3.2红外线测距传感器161 4.3.3光纤测距传感器165 4.3.4激光测距传感器171 4.3.5距离觉传感器的三角测距原理172 4.4机器人触觉/压觉/滑觉传感器173 4.4.1机器人触觉的相关概念173 4.4.2机器人接触觉传感器174 4.4.3机器人压觉传感器178 4.4.4机器人滑觉传感器182 4.5机器人力觉传感器185 4.5.1力觉传感器的相关概念185 4.5.2力觉传感器的工作原理186 4.5.3关节力/腕力传感器186 4.5.4力觉传感器的应用190 4.6机器人视觉传感器191 4.6.1机器人视觉概述191 4.6.2CCD图像传感器192 4.7机器人听觉传感器195 4.7.1机器人听觉传感器的相关概念195 4.7.2电阻变换型声敏传感器196 4.7.3压电声敏传感器196 4.7.4电容式声敏传感器197 4.7.5动圈式话筒197 4.7.6语音识别技术198 4.8机器人嗅觉传感器199 4.8.1机器人嗅觉传感器的相关概念199 4.8.2电阻式气敏电阻传感器的原理及结构200 4.8.3二氧化锡（SnO2）气敏传感器201 4.8.4二氧化钛（TiO2）气敏传感器202 4.8.5非电阻式半导体气体传感器203 4.9机器人味觉传感器204 第5章智能传感器207 5.1智能传感器概述207 5.1.1智能传感器的定义208 5.1.2智能传感器的类型208 5.1.3智能传感器的构成210 5.1.4智能传感器的优点211 5.2智能传感器的实现技术213 5.2.1非集成化智能传感器213 5.2.2集成化智能传感器215 5.2.3混合式智能传感器216 5.3网络传感器217 5.3.1网络传感器的概念217 5.3.2网络传感器的类型218 5.3.3网络传感器的功能220 5.3.4网络传感器的发展222 5.4多传感器融合技术223 5.4.1多传感器融合技术的定义223 5.4.2多传感器信息融合的分类和结构224 5.4.3常用多传感器信息融合算法230 5.5智能传感器的发展方向231 第6章新型传感器233 6.1聚合物基柔性传感器233 6.1.1聚合物基柔性传感器的相关概念233 6.1.2聚合物基电阻型柔性传感器235 6.1.3聚合物基电容型柔性传感器238 6.1.4其他柔性传感器241 6.1.5聚合物基柔性传感器典型应用案例244 6.2生物传感器246 6.2.1生物传感器的相关概念和特点246 6.2.2场效应晶体管生物传感器249 6.2.3生物芯片250 6.3MEMS传感器252 6.3.1微电子机械系统的相关概念252 6.3.2MEMS传感器的主要类型252 6.4毫米波传感器255 6.4.1毫米波的相关概念255 6.4.2毫米波雷达传感器255 6.4.3毫米波传感器在机器人中的应用257 第7章机器人传感器的应用259 7.1装配机器人259 7.1.1装配机器人的类型260 7.1.2装配机器人的功能262 7.1.3多传感器融合在装配机器人系统中的应用262 7.2移动机器人263 7.2.1移动机器人上的传感器264 7.2.2提高机器人导航精度的方法266 7.3水下机器人传感系统267 7.3.1水下机器人的类型268 7.3.2水下机器人的传感器269 7.3.3声呐传感系统分类271 7.4营救/救援机器人感知系统272 7.4.1救援机器人的构成273 7.4.2救援机器人的手爪多传感器融合系统274 7.5焊接机器人传感系统277 7.5.1焊接机器人的焊接类型277 7.5.2焊接机器人应用的传感器278