機器人傳感器

　　1概述

　　為了檢測作業(yè)對象及環(huán)境或機器人與它們的關(guān)系，在機器人上安裝了觸覺傳感器、視覺傳感器、力覺傳感器、接近覺傳感器、超聲波傳感器和聽覺傳感器，大大改善了機器人工作狀況，使其能夠更充分地完成復(fù)雜的工作。由于外部傳感器為集多種學(xué)科于一身的產(chǎn)品，有些方面還在探索之中，隨著外部傳感器的進一步完善，機器人的功能越來越強大，將在許多領(lǐng)域為人類做出更大貢獻(xiàn)。

　　2機器人傳感器分類

　　根據(jù)檢測對象的不同可分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器。

　　a.內(nèi)部傳感器：用來檢測機器人本身狀態(tài)（如手臂間角度）的傳感器。多為檢測位置和角度的傳感器。

　　b.外部傳感器：用來檢測機器人所處環(huán)境（如是什么物體，離物體的距離有多遠(yuǎn)等）及狀況（如抓取的物體是否滑落）的傳感器。具體有物體識別傳感器、物體探傷傳感器、接近覺傳感器、距離傳感器、力覺傳感器，聽覺傳感器等。

　　具體有：

　　明暗覺

　　檢測內(nèi)容：是否有光，亮度多少

　　應(yīng)用目的：判斷有無對象，并得到定量結(jié)果

　　傳感器件：光敏管、光電斷續(xù)器

　　色覺

　　檢測內(nèi)容：對象的色彩及濃度

　　應(yīng)用目的：利用顏色識別對象的場合

　　傳感器件：彩色攝像機、濾波器、彩色CCD

　　位置覺

　　檢測內(nèi)容：物體的位置、角度、距離

　　應(yīng)用目的：物體空間位置、判斷物體移動

　　傳感器件：光敏陣列、CCD等

　　形狀覺

　　檢測內(nèi)容：物體的外形

　　應(yīng)用目的：提取物體輪廓及固有特征，識別物體

　　傳感器件：光敏陣列、CCD等

　　接觸覺

　　檢測內(nèi)容：與對象是否接觸，接觸的位置

　　應(yīng)用目的：確定對象位置，識別對象形態(tài)，控制速度，安全保障，異常停止，尋徑

　　傳感器件：光電傳感器、微動開關(guān)、薄膜特點、壓敏高分子材料

　　壓覺

　　檢測內(nèi)容：對物體的壓力、握力、壓力分布

　　應(yīng)用目的：控制握力，識別握持物，測量物體彈性

　　傳感器件：壓電元件、導(dǎo)電橡膠、壓敏高分子材料

　　力覺

　　檢測內(nèi)容：機器人有關(guān)部件（如手指）所受外力及轉(zhuǎn)矩

　　應(yīng)用目的：控制手腕移動，伺服控制，正解完成作業(yè)

　　傳感器件：應(yīng)變片、導(dǎo)電橡膠

　　接近覺

　　檢測內(nèi)容：對象物是否接近，接近距離，對象面的傾斜

　　應(yīng)用目的：控制位置，尋徑，安全保障，異常停止

　　傳感器件：光傳感器、氣壓傳感器、超聲波傳感器、電渦流傳感器、霍爾傳感器

　　滑覺

　　檢測內(nèi)容：垂直握持面方向物體的位移，重力引起的變形

　　應(yīng)用目的：修正握力，防止打滑，判斷物體重量及表面狀態(tài)

　　傳感器件：球形接點式、光電旋轉(zhuǎn)傳感器、角編碼器、振動檢測器

　　3機器人主要的傳感器

　　視覺：

　　20世紀(jì)50年代后期出現(xiàn)，發(fā)展十分迅速，是機器人中最重要的傳感器之一。

　　機器視覺從20世紀(jì)60年代開始首先處理積木世界，后來發(fā)展到處理室外的現(xiàn)實世界。20世紀(jì)70年代以后，實用性的視覺系統(tǒng)出現(xiàn)了。

　　視覺一般包括三個過程：圖像獲取、圖像處理和圖像理解。相對而言，圖像理解技術(shù)還很落后。

　　力覺：

　　機器人力傳感器就安裝部位來講，可以分為關(guān)節(jié)力傳感器、腕力傳感器和指力傳感器。

　　國際上對腕力傳感器的研究是從20世紀(jì)70年代開始的，主要研究單位有美國的DRAPER實驗室、SRI研究所、IBM公司和日本的日立公司、東京大學(xué)等單位。

　　觸覺：

　　作為視覺的補充，觸覺能感知目標(biāo)物體的表面性能和物理特性：柔軟性、硬度、彈性、粗糙度和導(dǎo)熱性等。

　　觸覺研究從20世紀(jì)80年代初開始，到20世紀(jì)90年代初已取得了大量的成果。

　　接近覺：

　　研究它的目的是使機器人在移動或操作過程中獲知目標(biāo)（障礙）物的接近程度，移動機器人可以實現(xiàn)避障，操作機器人可避免手爪對目標(biāo)物由于接近速度過快造成的沖擊。

　　聽覺：

　?。?）特定人的語音識別系統(tǒng)

　　特定人語音識別方法是將事先指定的人的聲音中的每一個字音的特征矩陣存儲起來，形成一個標(biāo)準(zhǔn)模板（或叫模板），然后再進行匹配。它首先要記憶一個或幾個語音特征，而且被指定人講話的內(nèi)容也必須是事先規(guī)定好的有限的幾句話。特定人語音識別系統(tǒng)可以識別講話的人是否是事先指定的人，講的是哪一句話。

　　（2）非特定人的語音識別系統(tǒng)

　　非特定人的語音識別系統(tǒng)大致可以分為語言識別系統(tǒng)，單詞識別系統(tǒng)，及數(shù)字音（0~9）識別系統(tǒng)。非特定人的語音識別方法則需要對一組有代表性的人的語音進行訓(xùn)練，找出同一詞音的共性，這種訓(xùn)練往往是開放式的，能對系統(tǒng)進行不斷的修正。在系統(tǒng)工作時，將接收到的聲音信號用同樣的辦法求出它們的特征矩陣，再與標(biāo)準(zhǔn)模式相比較?？此c哪個模板相同或相近，從而識別該信號的含義。