化身“五官”：傳感器如何讓機(jī)器人更智能？

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

當(dāng)前，隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)器人不僅僅是那個(gè)搬運(yùn)重物的工具，其雖然沒有類似人類的感覺器官，但能獲取外界信息、解析周邊環(huán)境并作出相應(yīng)反應(yīng)，這正是依賴于機(jī)器人特有的“五官”——傳感器。傳感器幫助機(jī)器人變得更加智能化，工作精確度更高。

以下，小編細(xì)數(shù)了機(jī)器人的各類傳感器，看看機(jī)器人如何在傳感器的協(xié)助下實(shí)現(xiàn)智能化應(yīng)用。

視覺：

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

機(jī)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(shí)世界。20世紀(jì)70年代以后，實(shí)用性的視覺系統(tǒng)出現(xiàn)了，可以完成物體運(yùn)動(dòng)的檢測(cè)以及定位等功能，許多智能相機(jī)可以配合協(xié)調(diào)工業(yè)機(jī)器人的行動(dòng)路線，根據(jù)接收到的信息對(duì)機(jī)器人的行為進(jìn)行調(diào)整。

速感科技透露，將推出團(tuán)隊(duì)研發(fā)的第一代機(jī)器人三維視覺傳感器ULBrain? M-32，其搭載的深度攝像頭、IMU(慣性測(cè)量單元)及9軸陀螺儀，使定位精度最高達(dá)到1cm，遠(yuǎn)近探測(cè)距離范圍分別是8米和0.3米。

力覺：

機(jī)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(guó)際上對(duì)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(guó)的DRAPER實(shí)驗(yàn)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(jī)器人尤其是協(xié)作機(jī)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(jī)器人識(shí)別什么是不安全。一個(gè)力傳感器的使用，可以讓機(jī)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(hào)暫?；蛘咄Ｖ箼C(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。

觸覺：

作為視覺的補(bǔ)充，觸覺能感知目標(biāo)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(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。

近日，一群微型Zooids機(jī)器人亮相于美國(guó)計(jì)算機(jī)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(jī)器人。這些高速移動(dòng)的小個(gè)頭機(jī)器人都安裝有用于移動(dòng)的小輪子、一個(gè)觸覺傳感器和陀螺儀，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(jī)，整理凌亂的辦公桌面，幫用戶拿拖鞋等等。

聽覺：

聽覺包括“特定人的語音識(shí)別系統(tǒng)”和“非特定人的語音識(shí)別系統(tǒng)”。特定人語音識(shí)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(chǔ)起來，形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模板(或叫模板)，然后再進(jìn)行匹配。

非特定人的語音識(shí)別系統(tǒng)大致可以分為語言識(shí)別系統(tǒng)，單詞識(shí)別系統(tǒng)，及數(shù)字音(0～9)識(shí)別系統(tǒng)。非特定人的語音識(shí)別方法則需要對(duì)一組有代表性的人的語音進(jìn)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(duì)系統(tǒng)進(jìn)行不斷的修正。

除了上述各類較為常見的傳感器外，小編還了解到了傳感器在機(jī)器人身上各項(xiàng)創(chuàng)新的智能化應(yīng)用。

近日，美國(guó)波士頓動(dòng)力學(xué)工程公司專為美國(guó)軍隊(duì)設(shè)計(jì)研發(fā)的“大狗”機(jī)器人，總共安裝有約50個(gè)傳感器，這些傳感器能夠用于監(jiān)測(cè)車身的姿態(tài)與加速、關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)和力度、發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和內(nèi)部機(jī)械裝置的溫度和液壓。

“大狗”機(jī)器人頭部立體攝像系統(tǒng)可提供精確的三維地形圖，姿態(tài)傳感器能提供當(dāng)前的姿態(tài)和加速度，而壓力、位置傳感器則可反饋關(guān)節(jié)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和余量，溫度、壓力傳感器還可以監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的健康狀態(tài)。這樣一來，多種傳感器收集到的信息全部傳遞回“大腦”后，通過信息融合算法，經(jīng)過類似人腦的處理過程，“大狗”便可以作出正確的指揮。

美國(guó)麻省理工學(xué)院最新研制了一款名為路易吉的管狀機(jī)器人，該機(jī)器人搭載有GPS模塊和超聲波傳感器元件，具備過濾人類產(chǎn)生的污水的能力，而且可以分析城市的健康指數(shù)。路易吉裝配著超聲波傳感器，有助于這種圓柱形機(jī)器人盤旋在勘測(cè)目標(biāo)周圍40厘米。

德國(guó)一款運(yùn)動(dòng)品牌公司最新推出了一款遙控車外形的競(jìng)速陪練機(jī)器人BeatBot，其安裝了9個(gè)紅外傳感器，可快速掃描周圍的環(huán)境和線路，能幫助它不偏離跑道。另外，BeatBot相關(guān)應(yīng)用視頻顯示，該機(jī)器人還內(nèi)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(guó)內(nèi)外多所大學(xué)共同研發(fā)出了國(guó)內(nèi)首個(gè)沙漠機(jī)器人，這款沙漠機(jī)器人搭載陀螺儀、溫濕度傳感器、GPS天線等20多個(gè)傳感器。通過這些傳感器監(jiān)測(cè)，機(jī)器人能夠在一百攝氏度的溫度范圍內(nèi)，向周圍25公里的范圍傳輸采集到的風(fēng)向、風(fēng)力、溫度等環(huán)境數(shù)據(jù)。

此外，移動(dòng)機(jī)器人通過視覺傳感器、激光傳感器、紅外傳感器、超聲波傳感器等實(shí)現(xiàn)避障，即移動(dòng)機(jī)器人在行走過程中，通過傳感器感知到在其規(guī)劃路線上存在靜態(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，繞過障礙物，最后達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)。

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