《電子技術(shù)應(yīng)用》
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化身“五官”:傳感器如何讓機(jī)器人更智能,?

2017-08-17
關(guān)鍵詞: 機(jī)器人 智能化 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,。未來(lái),高端機(jī)器人將會(huì)安裝更多的各類(lèi)傳感器,,朝著更加智能化的方向發(fā)展,。

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  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(méi)有類(lèi)似人類(lèi)的感覺(jué)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(lèi)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(jué):

  20世紀(jì)50年代后期出現(xiàn)了視覺(jué)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(jué)從20世紀(jì)60年代開(kāi)始首先處理積木世界,,后來(lái)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(jué)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(jué)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(jué):

  機(jī)器人力傳感器就安裝部位來(lái)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(kāi)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(jué):

  作為視覺(jué)的補(bǔ)充,,觸覺(jué)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(jué)研究從20世紀(jì)80年代初開(kāi)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(jué)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(tīng)覺(jué):

  聽(tīng)覺(jué)包括“特定人的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)”和“非特定人的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)”,。特定人語(yǔ)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(lái),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(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)大致可以分為語(yǔ)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(yǔ)音識(shí)別方法則需要對(duì)一組有代表性的人的語(yǔ)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(kāi)放式的,,能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行不斷的修正,。

  除了上述各類(lèi)較為常見(jiàn)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(zhuān)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(chē)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(lái),多種傳感器收集到的信息全部傳遞回“大腦”后,,通過(guò)信息融合算法,,經(jīng)過(guò)類(lèi)似人腦的處理過(guò)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(guò)濾人類(lèi)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(pán)旋在勘測(cè)目標(biāo)周?chē)?0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(chē)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?chē)沫h(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(guò)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?chē)?5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(guò)視覺(jué)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(guò)程中,通過(guò)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(guò)障礙物,最后達(dá)到目標(biāo)點(diǎn),。

  在未來(lái),,高端機(jī)器人將會(huì)安裝更多的各類(lèi)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。


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