化身“五官”：传感器如何让机器人更智能？

传感器帮助机器人变得更加智能化，工作精确度更高。未来，高端机器人将会安装更多的各类传感器，朝着更加智能化的方向发展。

当前，随着机器人技术的不断发展，机器人不仅仅是那个搬运重物的工具，其虽然没有类似人类的感觉器官，但能获取外界信息、解析周边环境并作出相应反应，这正是依赖于机器人特有的“五官”——传感器。传感器帮助机器人变得更加智能化，工作精确度更高。

以下，小编细数了机器人的各类传感器，看看机器人如何在传感器的协助下实现智能化应用。

视觉：

20世纪50年代后期出现了视觉传感器，并且发展十分迅速，是机器人中最重要的传感器之一。

机器视觉从20世纪60年代开始首先处理积木世界，后来发展到处理室外的现实世界。20世纪70年代以后，实用性的视觉系统出现了，可以完成物体运动的检测以及定位等功能，许多智能相机可以配合协调工业机器人的行动路线，根据接收到的信息对机器人的行为进行调整。

速感科技透露，将推出团队研发的第一代机器人三维视觉传感器ULBrain? M-32，其搭载的深度摄像头、IMU(惯性测量单元)及9轴陀螺仪，使定位精度最高达到1cm，远近探测距离范围分别是8米和0.3米。

力觉：

机器人力传感器就安装部位来讲，可以分为关节力传感器、腕力传感器和指力传感器。

国际上对腕力传感器的研究是从20世纪70年代开始的，主要研究单位有美国的DRAPER实验室、SRI研究所、IBM公司和日本的日立公司、东京大学等单位。

工业机器人尤其是协作机器人最大的要求就是安全，要营造一个安全的工作环境，就必须让机器人识别什么是不安全。一个力传感器的使用，可以让机器人理解自己碰到了什么东西进而产生力的作用，并且发送一个信号暂停或者停止机器人的运动。

触觉：

作为视觉的补充，触觉能感知目标物体的表面性能和物理特性，比如柔软性、硬度、弹性、粗糙度和导热性等。触觉研究从20世纪80年代初开始，到20世纪90年代初已取得了大量的成果。

近日，一群微型Zooids机器人亮相于美国计算机协会举办的UIST会议。它们被看做是首个群体式的可交互机器人。这些高速移动的小个头机器人都安装有用于移动的小轮子、一个触觉传感器和陀螺仪，像一群小蚂蚁一样，能采取协同合作的方式，共同完成显示信息或移动物体等任务，如帮人拿桌面的手机，整理凌乱的办公桌面，帮用户拿拖鞋等等。

听觉：

听觉包括“特定人的语音识别系统”和“非特定人的语音识别系统”。特定人语音识别方法是将事先指定的人的声音中的每一个字音的特征矩阵存储起来，形成一个标准模板(或叫模板)，然后再进行匹配。

非特定人的语音识别系统大致可以分为语言识别系统，单词识别系统，及数字音(0～9)识别系统。非特定人的语音识别方法则需要对一组有代表性的人的语音进行训练，找出同一词音的共性，这种训练往往是开放式的，能对系统进行不断的修正。

除了上述各类较为常见的传感器外，小编还了解到了传感器在机器人身上各项创新的智能化应用。

近日，美国波士顿动力学工程公司专为美国军队设计研发的“大狗”机器人，总共安装有约50个传感器，这些传感器能够用于监测车身的姿态与加速、关节的运动和力度、发动机的转速和内部机械装置的温度和液压。

“大狗”机器人头部立体摄像系统可提供精确的三维地形图，姿态传感器能提供当前的姿态和加速度，而压力、位置传感器则可反馈关节当前的运动状态和余量，温度、压力传感器还可以监测系统的健康状态。这样一来，多种传感器收集到的信息全部传递回“大脑”后，通过信息融合算法，经过类似人脑的处理过程，“大狗”便可以作出正确的指挥。

美国麻省理工学院最新研制了一款名为路易吉的管状机器人，该机器人搭载有GPS模块和超声波传感器元件，具备过滤人类产生的污水的能力，而且可以分析城市的健康指数。路易吉装配着超声波传感器，有助于这种圆柱形机器人盘旋在勘测目标周围40厘米。

德国一款运动品牌公司最新推出了一款遥控车外形的竞速陪练机器人BeatBot，其安装了9个红外传感器，可快速扫描周围的环境和线路，能帮助它不偏离跑道。另外，BeatBot相关应用视频显示，该机器人还内置有九轴加速度传感器，这使得其能精确控制自己的行驶速度和距离。

近期，宁夏大学联合国内外多所大学共同研发出了国内首个沙漠机器人，这款沙漠机器人搭载陀螺仪、温湿度传感器、GPS天线等20多个传感器。通过这些传感器监测，机器人能够在一百摄氏度的温度范围内，向周围25公里的范围传输采集到的风向、风力、温度等环境数据。

此外，移动机器人通过视觉传感器、激光传感器、红外传感器、超声波传感器等实现避障，即移动机器人在行走过程中，通过传感器感知到在其规划路线上存在静态或动态障碍物时，按照一定的算法实时更新路径，绕过障碍物，最后达到目标点。

在未来，高端机器人将会安装更多的各类传感器，朝着更加智能化的方向发展，感知功能、人机协作等都将是机器人发展的重要技术方向。