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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(dǎo)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(dǎo)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(fēng))。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。