关于传感器在机器人中的应用分析

2021-04-04焦宝玉韩艳茹岳若锋

信息记录材料 2021年3期

焦宝玉，韩艳茹，岳若锋

（陕西省电子信息学校陕西西安 710024）

1 引言

在传感器技术快速发展的今天，传感器的精密化、细微化与智能化，改变着一代代机器人的智能化程度，同时也促进了各行业领域中产品的智能化和现代化。各种传感器在机器人中的应用，让机器人变的更加智能、灵活，也让机器人具备了类似人类的知觉功能和反应能力，比如触觉、味觉、听觉、嗅觉等感官系统。

2 机器人传感器的定义

机器人传感器，是一种机器人能对外界进行感知判断的装置,可以把位置、温度、距离等非电量转换成电量变化输出的一种电子器件，机器人通过传感器的测量感知，实现了类似于我们人类的感官作用，例如：视觉、力觉、听觉、味觉等。传感器说简单点，就是把非电量转换成电量控制的一种智能设备。传感器和计算机控制系统相互协作，通过的程序来控制机器人的行动[1]。传感器的智能化程度的高低，灵敏程度的高低，都直接影响到智能机器人的灵活和智能化程度，智能传感器对外界信息的检测能力、自身故障的自诊断能力、采集信息后的数据处理能力和自适应能力，都体现了传感器的先进程度。

对于机器人而言，不管是同外部环境进行信息交换，还是感知自身的运动情况，都必须通过传感器来获取相应的信息。通过传感器提供的信息，机器人不仅可以对自身的状态、速度调节、加速度等参数进行控制，而且可以进行相应任务和路径规划，用来完成已经设置好的的工作任务与工作目标。

3 机器人传感器分类

机器人传感器的分类方法很多，主要可根据检测对象的不同，分为内部传感器与外部传感器。

3.1 内部传感器

指用来感知和检测机器人本身运动状态的传感器。这类传感器主要感知与机器人自身参数相关的内部信息，如速度，位移，加速度以及位置等，还可以监测机器人位置和角度等。常见的速度传感器，加速度传感器，还有位置传感器等。

3.2 外部传感器

指用以检测机器人感知自身所处环境（如离某物体的距离、位置等）状况的传感器。这类传感器主要是具体有物体识别的传感器，例如：力觉传感器，听觉传感器，距离传感器，接近觉传感器等。常用以测量机器人自身以外的物理信息，比如：障碍物的位置远近、障碍物的形状颜色、距离、和接触受力情况等。常见常传感器主要有视听觉传感器，触力觉传感器、接近距离觉传感器、嗅味觉传感器、和生物仿生传感器等。

4 机器人中的传感器

机器人中的传感器应用非常多，机器人智能化程度越高，传感器也越多，但归纳起来主要有类似于人类五官如视觉、触觉、听觉、味觉、嗅觉等传感器,下面就这些类似于人类感官的常见传感器在机器人中的应用进行分析。

4.1 机器人的视觉传感器

人类通过视觉看见物体，感知世界，判断距离等，虽然机器人视觉传感器还在发展阶段，但近年来已经有了突飞猛进的提高，视觉传感器由二维的逐渐变成三维成像，通过计算机进行图像的处理，就可获取机器人所需画面。视觉传感器工作原理是：视觉传感器通过摄像机取得环境图像信息，再对获取的图像进行数字化信息等加工处理，就可利用计算机控制系统，判断机器人所处的环境信息。通过视觉传感器，可以判断环境中物体各种状态，如轮廓、形状、颜色等，另外还可以实现运动状态的检测和深度测量以及相对定位和所处环境等。

4.2 机器人触觉传感器

人类的触觉是通过皮肤和神经进行感知的，机器人的触觉也是通过与检测物体的接触而产生的，其材料要求它有弹性，且柔软易变形，变形后可恢复，并且有一定的机械强度，有一定的摩擦力，方便于抓取。触觉能检测目标物体的表面性能以及物理特性，如柔软度、弹性、粗糙程度和温度等。机器人触觉传感器是人类的触觉的某些模仿。如冷热体验、触压体验等感觉。常见的有触觉、力觉、压觉、滑觉等传感器。主要用于感知物体抓取的碰撞情况[2]。触觉传感器的材料一般选择更为合适的敏感材料，用于研究人工皮肤触觉传感器.常用的材料有导电橡胶、压电材料、感应高分子材料等。