化身“五官”：傳感器如何讓機器人更智能？

傳感器幫助機器人變得更加智能化，工作精確度更高。未來(lái)，高端機器人將會(huì )安裝更多的各類(lèi)傳感器，朝著(zhù)更加智能化的方向發(fā)展。

當前，隨著(zhù)機器人技術(shù)的不斷發(fā)展，機器人不僅僅是那個(gè)搬運重物的工具，其雖然沒(méi)有類(lèi)似人類(lèi)的感覺(jué)器官，但能獲取外界信息、解析周邊環(huán)境并作出相應反應，這正是依賴(lài)于機器人特有的“五官”——傳感器。傳感器幫助機器人變得更加智能化，工作精確度更高。

以下，小編細數了機器人的各類(lèi)傳感器，看看機器人如何在傳感器的協(xié)助下實(shí)現智能化應用。

視覺(jué)：

20世紀50年代后期出現了視覺(jué)傳感器，并且發(fā)展十分迅速，是機器人中最重要的傳感器之一。

機器視覺(jué)從20世紀60年代開(kāi)始首先處理積木世界，后來(lái)發(fā)展到處理室外的現實(shí)世界。20世紀70年代以后，實(shí)用性的視覺(jué)系統出現了，可以完成物體運動(dòng)的檢測以及定位等功能，許多智能相機可以配合協(xié)調工業(yè)機器人的行動(dòng)路線(xiàn)，根據接收到的信息對機器人的行為進(jìn)行調整。

速感科技透露，將推出團隊研發(fā)的第一代機器人三維視覺(jué)傳感器ULBrain? M-32，其搭載的深度攝像頭、IMU(慣性測量單元)及9軸陀螺儀，使定位精度最高達到1cm，遠近探測距離范圍分別是8米和0.3米。

力覺(jué)：

機器人力傳感器就安裝部位來(lái)講，可以分為關(guān)節力傳感器、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70年代開(kāi)始的，主要研究單位有美國的DRAPER實(shí)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。

工業(yè)機器人尤其是協(xié)作機器人最大的要求就是安全，要營(yíng)造一個(gè)安全的工作環(huán)境，就必須讓機器人識別什么是不安全。一個(gè)力傳感器的使用，可以讓機器人理解自己碰到了什么東西進(jìn)而產(chǎn)生力的作用，并且發(fā)送一個(gè)信號暫?；蛘咄Ｖ箼C器人的運動(dòng)。

觸覺(jué)：

作為視覺(jué)的補充，觸覺(jué)能感知目標物體的表面性能和物理特性，比如柔軟性、硬度、彈性、粗糙度和導熱性等。觸覺(jué)研究從20世紀80年代初開(kāi)始，到20世紀90年代初已取得了大量的成果。

近日，一群微型Zooids機器人亮相于美國計算機協(xié)會(huì )舉辦的UIST會(huì )議。它們被看做是首個(gè)群體式的可交互機器人。這些高速移動(dòng)的小個(gè)頭機器人都安裝有用于移動(dòng)的小輪子、一個(gè)觸覺(jué)傳感器和陀螺儀，像一群小螞蟻一樣，能采取協(xié)同合作的方式，共同完成顯示信息或移動(dòng)物體等任務(wù)，如幫人拿桌面的手機，整理凌亂的辦公桌面，幫用戶(hù)拿拖鞋等等。

聽(tīng)覺(jué)：

聽(tīng)覺(jué)包括“特定人的語(yǔ)音識別系統”和“非特定人的語(yǔ)音識別系統”。特定人語(yǔ)音識別方法是將事先指定的人的聲音中的每一個(gè)字音的特征矩陣存儲起來(lái)，形成一個(gè)標準模板(或叫模板)，然后再進(jìn)行匹配。

非特定人的語(yǔ)音識別系統大致可以分為語(yǔ)言識別系統，單詞識別系統，及數字音(0～9)識別系統。非特定人的語(yǔ)音識別方法則需要對一組有代表性的人的語(yǔ)音進(jìn)行訓練，找出同一詞音的共性，這種訓練往往是開(kāi)放式的，能對系統進(jìn)行不斷的修正。

除了上述各類(lèi)較為常見(jiàn)的傳感器外，小編還了解到了傳感器在機器人身上各項創(chuàng )新的智能化應用。

近日，美國波士頓動(dòng)力學(xué)工程公司專(zhuān)為美國軍隊設計研發(fā)的“大狗”機器人，總共安裝有約50個(gè)傳感器，這些傳感器能夠用于監測車(chē)身的姿態(tài)與加速、關(guān)節的運動(dòng)和力度、發(fā)動(dòng)機的轉速和內部機械裝置的溫度和液壓。

“大狗”機器人頭部立體攝像系統可提供精確的三維地形圖，姿態(tài)傳感器能提供當前的姿態(tài)和加速度，而壓力、位置傳感器則可反饋關(guān)節當前的運動(dòng)狀態(tài)和余量，溫度、壓力傳感器還可以監測系統的健康狀態(tài)。這樣一來(lái)，多種傳感器收集到的信息全部傳遞回“大腦”后，通過(guò)信息融合算法，經(jīng)過(guò)類(lèi)似人腦的處理過(guò)程，“大狗”便可以作出正確的指揮。

美國麻省理工學(xué)院最新研制了一款名為路易吉的管狀機器人，該機器人搭載有GPS模塊和超聲波傳感器元件，具備過(guò)濾人類(lèi)產(chǎn)生的污水的能力，而且可以分析城市的健康指數。路易吉裝配著(zhù)超聲波傳感器，有助于這種圓柱形機器人盤(pán)旋在勘測目標周?chē)?0厘米。

德國一款運動(dòng)品牌公司最新推出了一款遙控車(chē)外形的競速陪練機器人BeatBot，其安裝了9個(gè)紅外傳感器，可快速掃描周?chē)沫h(huán)境和線(xiàn)路，能幫助它不偏離跑道。另外，BeatBot相關(guān)應用視頻顯示，該機器人還內置有九軸加速度傳感器，這使得其能精確控制自己的行駛速度和距離。

近期，寧夏大學(xué)聯(lián)合國內外多所大學(xué)共同研發(fā)出了國內首個(gè)沙漠機器人，這款沙漠機器人搭載陀螺儀、溫濕度傳感器、GPS天線(xiàn)等20多個(gè)傳感器。通過(guò)這些傳感器監測，機器人能夠在一百攝氏度的溫度范圍內，向周?chē)?5公里的范圍傳輸采集到的風(fēng)向、風(fēng)力、溫度等環(huán)境數據。

此外，移動(dòng)機器人通過(guò)視覺(jué)傳感器、激光傳感器、紅外傳感器、超聲波傳感器等實(shí)現避障，即移動(dòng)機器人在行走過(guò)程中，通過(guò)傳感器感知到在其規劃路線(xiàn)上存在靜態(tài)或動(dòng)態(tài)障礙物時(shí)，按照一定的算法實(shí)時(shí)更新路徑，繞過(guò)障礙物，最后達到目標點(diǎn)。

在未來(lái)，高端機器人將會(huì )安裝更多的各類(lèi)傳感器，朝著(zhù)更加智能化的方向發(fā)展，感知功能、人機協(xié)作等都將是機器人發(fā)展的重要技術(shù)方向。