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机器人如何感知世界

发布时间:2019-08-15 18:49:27

  对于曾经依靠密集劳动力走向世界的 中国制造 ,机器人正成为转型升级的新助力之一。在珠三角,家电业率先 机器换人 ,电子信息产业紧紧跟上,汽车、纺织服装等行业也蓄势待发,一个个 无人工厂 取代了曾经工人们挥汗如雨的车间厂房。

  那么你可知道,机器人是依靠什么感官来感知世界,与我们互动的?它们有 眼睛 、 鼻子 、 耳朵 吗?本文为大家盘点几种机器人常用的及其功能。

  用于避障的传感器

  避障可以说是各种机器人最基本的功能,不然机器人一走动就碰到花花草草就不好了。机器人并不一定要通过视觉感知自己前方是否有障碍物,它们也可以通过触觉或像蝙蝠那样通过声波感知。因此,检测机器人前方是否存在障碍物的传感器,可以分为接触式和非接触式的。

  最典型的接触式测障传感器便是碰撞开关(图1)。碰撞开关的工作原理非常简单,完全依靠内部的机械结构来完成电路的导通和中断。当碰撞开关的外部探测臂受到碰撞,探测臂受力下压,带动碰撞开关内部的簧片拨动,从而电路的导通状态发生改变(图2)。

  图1 碰撞开关

  图2 碰撞开关的工作状态图

  在机器人上的用法多数是将探测臂加长,扩大探测范围和灵敏度。当机器人撞到前面的障碍物,碰撞开关的信号端便可返回一个高电平,控制芯片由此可以知道小车面前存在着障碍物。

  碰撞开关的优点是价格便宜,一般每只零售仅几块钱,使用简单,使用范围广,对环境条件没有什么限制。但碰撞开关也有个最明显的缺点,就是必须在发生碰撞后才能检测到障碍,这在某些机器人比赛中是相当失分的,在某些实际的应用中实用性也会大大降低,而且使用时间较长后,开关容易发生机械疲劳,无法继续正常工作。

  非接触式测障开关一般的工作原理与声纳和雷达相似,发射声波或某种射线,遇到障碍物,声波或射线被反射回来,并被传感器接收,这时传感器就认为发现了障碍物。我们最常用的便是发射和接收红外线的传感器(图 ,图4)。

  图 红外发射管

  图4 红外接收管

  红外测障传感器成本较低(当然比碰撞开关还是要高一点),电路简单,检测范围大。如果在电路中加上一个电位器,就可以随时调节传感器的检测范围。这种检测方式为非接触式,控制起来更加方便、灵活。但这种测障方式也有缺点,多个之间容易互相干扰,因此在传感器的布局上需要多花心思,安装位置也要尽可能地避免红外信号的碰撞。

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