【E問E答】傳感器對機器人有多重要？

　　當今機器人擁有靈敏的身姿、驚異的智能、全自動化的運作，這一切類似人一樣的肢體及感官功能的實現(xiàn)都少不了傳感器的功勞。

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

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

　　那么，我們來設(shè)想一下：失去傳感器這件事，對機器人的打擊究竟有多大呢?

　　機器人傳感器根據(jù)檢測對象的不同，可分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器。

　　內(nèi)部傳感器主要用來檢測機器人各內(nèi)部系統(tǒng)的狀況，如各關(guān)節(jié)的位置、速度、加速度溫度、電機速度、電機載荷、電池電壓等，并將所測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獲取有關(guān)機器人的作業(yè)對象及外界環(huán)境等方面的信息，是機器人與周圍交互工作的信息通道，用來執(zhí)行視覺、接近覺、觸覺、力覺等傳感器，比如距離測量、聲音、光線等。

　　滑覺傳感器、力覺傳感器、距離傳感器、觸覺傳感器、接近覺傳感器、速度和加速度傳感器、視覺傳感器、聲覺傳感器這8種傳感器對機器人極為重要。很難想象，沒有它們，機器人將怎樣存在。

　　滑覺傳感器

　　滑覺傳感器主要是用于檢測機器人與抓握對象間滑移程度的傳感器。為了在抓握物體時確定一個適當?shù)奈樟χ?，需要實時檢測接觸表面的相對滑動，然后判斷握力，在不損傷物體的情況下逐漸增加力量，滑覺檢測功能是實現(xiàn)機器人柔性抓握的必備條件。

　　力覺傳感器

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

　　距離傳感器

　　用于智能移動機器人的距離傳感器有激光測距儀(兼可測角)、聲納傳感器等，近年來發(fā)展起來的激光雷達傳感器是目前比較主流的一種，可用于機器人導航和回避障礙物。

　　觸覺傳感器

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

　　接近覺傳感器

　　接近覺傳感器介于觸覺傳感器和視覺傳感器之間，可以測量距離和方位，而且可以融合視覺和觸覺傳感器的信息。接近覺傳感器可以輔助視覺系統(tǒng)的功能，來判斷對象物體的方位、外形，同時識別其表面形狀。

　　速度和加速度傳感器

　　速度傳感器有測量平移和旋轉(zhuǎn)運動速度兩種，但大多數(shù)情況下，只限于測量旋轉(zhuǎn)速度。利用位移的導數(shù)，特別是光電方法讓光照射旋轉(zhuǎn)圓盤，檢測出旋轉(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，通過二個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。

　　視覺傳感器

　　機器視覺是使機器人具有感知功能的系統(tǒng)，其通過視覺傳感器獲取圖像進行分析，讓機器人能夠代替人眼辨識物體，測量和判斷，實現(xiàn)定位等功能。

　　聲覺傳感器

　　聲音傳感器的作用相當于一個話筒(麥克風)。它用來接收聲波，顯示聲音的振動圖象。但不能對噪聲的強度進行測量。聲覺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。

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