程天宇

避障功能可以說是現(xiàn)在各類智能機(jī)器人中最基礎(chǔ)的功能，機(jī)器人的感知并不總是需要通過視覺感應(yīng)感知和判斷自己前方是否存在障礙物，它們也能夠像蝙蝠一樣通過聲波感知前方是否存在障礙物。

避障傳感器

機(jī)器人感知障礙物的傳感器大致分為接觸式傳感器和非接觸式傳感器，機(jī)器人最典型的工業(yè)應(yīng)用就是碰撞檢測開關(guān)，它是接觸式傳感器之一。碰撞開關(guān)傳感器的實(shí)際工作原理相對(duì)復(fù)雜，需要依靠傳感器本身的獨(dú)特設(shè)計(jì)，有效實(shí)現(xiàn)2個(gè)傳感器之間復(fù)雜的相互碰撞和碰撞中斷。當(dāng)開關(guān)器件中任一檢測臂受到碰撞時(shí)，檢測臂將被迫產(chǎn)生壓力，將開關(guān)器件電路內(nèi)的單個(gè)簧片撥動(dòng)，從而引起器件之間的碰撞，同時(shí)工作電路狀態(tài)也會(huì)發(fā)生變化。

接觸式探測設(shè)備最常見的用法是拉長機(jī)器人的臂距，擴(kuò)大機(jī)器人的搜索范圍精度和靈敏度。當(dāng)檢測到機(jī)器人撞到障礙物時(shí)，碰撞保護(hù)開關(guān)輸出的信號(hào)可以通過輸入端自動(dòng)回到電平，這樣控制芯片就可以清楚地知道機(jī)器人前面存在障礙物。碰撞型開關(guān)的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品價(jià)格相對(duì)便宜，一般每個(gè)開關(guān)只需要幾元錢，使用和維護(hù)的方式也比較簡單，使用的范圍很廣。

測距傳感器

對(duì)于機(jī)器人來說，知道自己前方的障礙物還不夠完美，還要知道障礙物的位置和距離，才能更好地判斷下一步采取什么行動(dòng)。紅外測距傳感器系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是體積小、測量結(jié)果相對(duì)準(zhǔn)確，傳感器輸出的電壓波形和脈沖信號(hào)符合測試常規(guī)，一般的紅外單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)備可以直接安裝。缺點(diǎn)是安裝、維護(hù)和成本較高，購買和使用的途徑很少。

超聲波測距傳感器是一種常見的測距傳感器。它通過測量超聲波發(fā)射和接收過程的時(shí)間差判斷目標(biāo)距離，和動(dòng)物界蝙蝠的感知原理一模一樣，也算是仿生學(xué)領(lǐng)域的另一個(gè)應(yīng)用。超聲波測距儀的優(yōu)點(diǎn)是，測量時(shí)距離范圍通常較大，被測物體表面的色深對(duì)測量結(jié)果基本沒有影響，但技術(shù)成本比較高。由于它直接依靠自身的聲速特性來實(shí)現(xiàn)測距，所以對(duì)外界的物理因素不太敏感，如外界溫度、風(fēng)速等。

亮度判斷傳感器

很多機(jī)器人需要判斷物體在環(huán)境光下的亮度，這時(shí)候機(jī)器人需要安裝一個(gè)物體亮度傳感器。光敏電阻阻值大小能隨照射在導(dǎo)體上可見光的強(qiáng)度而變化，根據(jù)測量時(shí)絕緣電阻值的微小變化，可以準(zhǔn)確判斷出發(fā)射光的強(qiáng)度。

事實(shí)上，光敏電阻的安裝和使用過程并不復(fù)雜，用戶可以直接把它連接到控制電路上，根據(jù)工作電流值的相對(duì)變化，就可以快速地測出電阻值各種相應(yīng)參數(shù)的變化。光敏電阻板無疑是另一種成本更低、可靠性更好、測量數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確、可靠耐用的機(jī)器人部件。

機(jī)器人可以對(duì)外界環(huán)境條件獨(dú)立感知，根據(jù)本身的傳感器和周圍的環(huán)境信息，提取環(huán)境中各種特征信息進(jìn)行快速處理、解釋、分析和理解。最后，通過自主建立自身環(huán)境的特征模型，準(zhǔn)確表達(dá)自身環(huán)境的特征信息。