机器人设备中传感器组合介绍

　　安防机器人逐渐走进人们的视野，它们有类似人一样的肢体及感官功能，有一定程度的智能，其实机器人身体中装上了各式各样的传感器，要装多少才能像人类一样灵敏？

　　视觉传感器

　　机器视觉是使机器人具有感知功能的系统，其通过视觉传感器获取图像进行分析，让机器人能够代替人眼辨识物体，测量和判断，实现定位等功能。业界人士指出，目前在中国使用简便的智能视觉传感器占了机器视觉系统市场60％左右的市场份额。视觉传感器的优点是探测范围广、获取信息丰富，实际应用中常使用多个视觉传感器或者与其它传感器配合使用，通过一定的算法可以得到物体的形状、距离、速度等诸多信息。

　　声觉传感器

　　声音传感器的作用相当于一个话筒（麦克风）。它用来接收声波，显示声音的振动图象。但不能对噪声的强度进行测量。声觉传感器主要用于感受和解释在气体（非接触感受）、液体或固体（接触感受）中的声波。声波传感器复杂程度可以从简单的声波存在检测到复杂的声波频率分析，直到对连续自然语言中单独语音和词汇的辨别。

　　距离传感器

　　用于智能移动机器人的距离传感器有激光测距仪（兼可测角）、声纳传感器等，近年来发展起来的激光雷达传感器是目前比较主流的一种，可用于机器人导航和回避障碍物，比如SLAMTEC－思岚科技研发的RPLIDARA2激光雷达可进行360度全方面扫描测距，来获取周围环境的轮廓图，采样频率高达每秒4000次，成为目前业内低成本激光雷达最高的测量频率。配合SLAMTEC－思岚科技的SLAMWARE自主定位导航方案可帮助机器人实现自主构建地图、实时路劲规划与自动避开障碍物。

　　触觉传感器

　　触觉传感器主要是用于机器人中模仿触觉功能的传感器。触觉是人与外界环境直接接触时的重要感觉功能，研制满足要求的触觉传感器是机器人发展中的技术关键之一。随着微电子技术的发展和各种有机材料的出现，已经提出了多种多样的触觉传感器的研制方案，但目前大都属于实验室阶段，达到产品化的不多。

　　接近觉传感器

　　接近觉传感器介于触觉传感器和视觉传感器之间，可以测量距离和方位，而且可以融合视觉和触觉传感器的信息。接近觉传感器可以辅助视觉系统的功能，来判断对象物体的方位、外形，同时识别其表面形状。因此，为准确抓取部件，对机器人接近觉传感器的精度要求是非常高的。这种传感器主要有以下几点作用：

　　发现前方障碍物，限制机器人的运动范围，以避免不障碍物収生碰撞。

　　在接触对象物前得到必要信息，比如与物体的相对距离，相对倾角，以便为后续动作做准备。获取物体表面各点间的距离，从而得到有关对象物表面形状的信息。

　　滑觉传感器

　　滑觉传感器主要是用于检测机器人与抓握对象间滑移程度的传感器。为了在抓握物体时确定一个适当的握力值，需要实时检测接触表面的相对滑动，然后判断握力，在不损伤物体的情况下逐渐增加力量，滑觉检测功能是实现机器人柔性抓握的必备条件。通过滑觉传感器可实现识别功能，对被抓物体进行表面粗糙度和硬度的判断。

　　滑觉传感器按被测物体滑动方向可分为三类：无方向性、单方向性和全方向性传感器。其中无方向性传感器只能检测是否产生滑动，无法判别方向；单方向性传感器只能检测单一方向的滑移；全方向性传感器可检测个方向的滑动情况。这种传感器一般制成球形以满足需要。

　　力觉传感器

　　力觉传感器是用来检测机器人自身力与外部环境力之间相互作用力的传感器。力觉传感器经常装于机器人关节处，通过检测弹性体变形来间接测量所受力。装于机器人关节处的力觉传感器常以固定的三坐标形式出现，有利于满足控制系统的要求。目前出现的六维力觉传感器可实现全力信息的测量，因其主要安装于腕关节处被称为腕力觉传感器。

　　腕力觉传感器大部分采用应变电测原理，按其弹性体结构形式可分为两种，筒式和十字形腕力觉传感器。其中筒式具有结构简单、弹性梁利用率高、灵敏度高的特点；而十字形的传感器结构简单、坐标建立容易，但加工精度高。

　　速度和加速度传感器

　　速度传感器有测量平移和旋转运动速度两种，但大多数情况下，只限于测量旋转速度。利用位移的导数，特别是光电方法让光照射旋转圆盘，检测出旋转频率和脉冲数目，以求出旋转角度，及利用圆盘制成有缝隙，通过二个光电二极管辨别出角速度，即转速，这就是光电脉冲式转速传感器。

　　加速度传感器是一种能够测量加速度的传感器。通常由质量块、阻尼器、弹性元件、敏感元件和适调电路等部分组成。传感器在加速过程中，通过对质量块所受惯性力的测量，利用牛顿第二定律获得加速度值。根据传感器敏感元件的不同，常见的加速度传感器包括电容式、电感式、应变式、压阻式、压电式等。