【E問(wèn)E答】傳感器對(duì)機(jī)器人有多重要？

　　當(dāng)今機(jī)器人擁有靈敏的身姿、驚異的智能、全自動(dòng)化的運(yùn)作，這一切類似人一樣的肢體及感官功能的實(shí)現(xiàn)都少不了傳感器的功勞。

　　傳感器猶如人類的感知器官，是機(jī)器人感知世界的媒介。機(jī)器人的視覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)等對(duì)外部環(huán)境的感知能力都是由傳感器傳輸?shù)摹?/p>

　　并且，傳感器還可用來(lái)檢測(cè)機(jī)器人自身的工作狀態(tài)，以及機(jī)器人智能探測(cè)外部工作環(huán)境和對(duì)象狀態(tài)，能夠按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的一種器件。在機(jī)器人身體構(gòu)造里會(huì)裝上各樣的傳感器，會(huì)為它們帶來(lái)更高的靈敏度。

　　那么，我們來(lái)設(shè)想一下：失去傳感器這件事，對(duì)機(jī)器人的打擊究竟有多大呢?

　　機(jī)器人傳感器根據(jù)檢測(cè)對(duì)象的不同，可分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器。

　　內(nèi)部傳感器主要用來(lái)檢測(cè)機(jī)器人各內(nèi)部系統(tǒng)的狀況，如各關(guān)節(jié)的位置、速度、加速度溫度、電機(jī)速度、電機(jī)載荷、電池電壓等，并將所測(cè)得的信息作為反饋信息送至控制器，形成閉環(huán)控制。

　　而外部傳感器是用來(lái)獲取有關(guān)機(jī)器人的作業(yè)對(duì)象及外界環(huán)境等方面的信息，是機(jī)器人與周圍交互工作的信息通道，用來(lái)執(zhí)行視覺(jué)、接近覺(jué)、觸覺(jué)、力覺(jué)等傳感器，比如距離測(cè)量、聲音、光線等。

　　滑覺(jué)傳感器、力覺(jué)傳感器、距離傳感器、觸覺(jué)傳感器、接近覺(jué)傳感器、速度和加速度傳感器、視覺(jué)傳感器、聲覺(jué)傳感器這8種傳感器對(duì)機(jī)器人極為重要。很難想象，沒(méi)有它們，機(jī)器人將怎樣存在。

　　滑覺(jué)傳感器

　　滑覺(jué)傳感器主要是用于檢測(cè)機(jī)器人與抓握對(duì)象間滑移程度的傳感器。為了在抓握物體時(shí)確定一個(gè)適當(dāng)?shù)奈樟χ担枰獙?shí)時(shí)檢測(cè)接觸表面的相對(duì)滑動(dòng)，然后判斷握力，在不損傷物體的情況下逐漸增加力量，滑覺(jué)檢測(cè)功能是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人柔性抓握的必備條件。

　　力覺(jué)傳感器

　　力覺(jué)傳感器是用來(lái)檢測(cè)機(jī)器人自身力與外部環(huán)境力之間相互作用力的傳感器。力覺(jué)傳感器經(jīng)常裝于機(jī)器人關(guān)節(jié)處，通過(guò)檢測(cè)彈性體變形來(lái)間接測(cè)量所受力。裝于機(jī)器人關(guān)節(jié)處的力覺(jué)傳感器常以固定的三坐標(biāo)形式出現(xiàn)，有利于滿足控制系統(tǒng)的要求。

　　距離傳感器

　　用于智能移動(dòng)機(jī)器人的距離傳感器有激光測(cè)距儀(兼可測(cè)角)、聲納傳感器等，近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的激光雷達(dá)傳感器是目前比較主流的一種，可用于機(jī)器人導(dǎo)航和回避障礙物。

　　觸覺(jué)傳感器

　　觸覺(jué)傳感器主要是用于機(jī)器人中模仿觸覺(jué)功能的傳感器。觸覺(jué)是人與外界環(huán)境直接接觸時(shí)的重要感覺(jué)功能，研制滿足要求的觸覺(jué)傳感器是機(jī)器人發(fā)展中的技術(shù)關(guān)鍵之一。

　　接近覺(jué)傳感器

　　接近覺(jué)傳感器介于觸覺(jué)傳感器和視覺(jué)傳感器之間，可以測(cè)量距離和方位，而且可以融合視覺(jué)和觸覺(jué)傳感器的信息。接近覺(jué)傳感器可以輔助視覺(jué)系統(tǒng)的功能，來(lái)判斷對(duì)象物體的方位、外形，同時(shí)識(shí)別其表面形狀。

　　速度和加速度傳感器

　　速度傳感器有測(cè)量平移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)速度兩種，但大多數(shù)情況下，只限于測(cè)量旋轉(zhuǎn)速度。利用位移的導(dǎo)數(shù)，特別是光電方法讓光照射旋轉(zhuǎn)圓盤，檢測(cè)出旋轉(zhuǎn)頻率和脈沖數(shù)目，以求出旋轉(zhuǎn)角度，及利用圓盤制成有縫隙，通過(guò)二個(gè)光電二極管辨別出角速度，即轉(zhuǎn)速，這就是光電脈沖式轉(zhuǎn)速傳感器。

　　視覺(jué)傳感器

　　機(jī)器視覺(jué)是使機(jī)器人具有感知功能的系統(tǒng)，其通過(guò)視覺(jué)傳感器獲取圖像進(jìn)行分析，讓機(jī)器人能夠代替人眼辨識(shí)物體，測(cè)量和判斷，實(shí)現(xiàn)定位等功能。

　　聲覺(jué)傳感器

　　聲音傳感器的作用相當(dāng)于一個(gè)話筒(麥克風(fēng))。它用來(lái)接收聲波，顯示聲音的振動(dòng)圖象。但不能對(duì)噪聲的強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量。聲覺(jué)傳感器主要用于感受和解釋在氣體(非接觸感受)、液體或固體(接觸感受)中的聲波。

　　機(jī)器人要想做到如人類般的靈敏，機(jī)器人的5大感官傳感器是必不可少的。從擬人功能出發(fā)，視覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)已進(jìn)入實(shí)用階段，但感官，如聽覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)、滑覺(jué)等對(duì)應(yīng)的傳感器還在研究中。