机器人是如何感知外界的

万物感知,都需要相应的”感知神经“ 。人的感知神经分为视觉、听觉、味觉、嗅觉、触觉,这些都离不开人体的感知器官和神经元 。对于机器人,自然也需要相应的感知器官,那就是传感器 。分为内部和外部传感器两大类,要感知外部世界,自然就用到了外部传感器 。
具体有物体识别传感器、物体探伤传感器、接近觉传感器、距离传感器、力觉传感器,听觉传感器等 。每个传感器都有各自的感知功能,传输感知信息给机器人的大脑(CPU),经过进一步的识别及计算处理,即可获取信息并作出判断和动作指令 。目前大家在商场能看到的服务类机器人的传感器有:
识别声音的: 麦克风
人脸等图像识别的: 摄像头 (双摄像头,红外摄像头等)
距离感应器: 识别周边物体,避免碰撞
光线传感器: 识别光线亮度,调整发光零件的亮度(比如屏幕亮度,装饰灯亮度等)
这些都是大家容易理解的传感类型 。从专业角度,还有如下类型的传感器:
色觉
检测内容:对象的色彩及浓度
应用目的:利用颜色识别对象的场合
【机器人是如何感知外界的】传感器件:彩色摄像机、滤波器、彩色CCD
位置觉
检测内容:物体的位置、角度、距离
应用目的:物体空间位置、判断物体移动
传感器件:光敏阵列、CCD等
形状觉
检测内容:物体的外形
应用目的:提取物体轮廓及固有特征,识别物体
传感器件:光敏阵列、CCD等
接触觉
检测内容:与对象是否接触,接触的位置
应用目的:确定对象位置,识别对象形态,控制速度,安全保障,异常停止,寻径
传感器件:光电传感器、微动开关、薄膜特点、压敏高分子材料
压觉
检测内容:对物体的压力、握力、压力分布
应用目的:控制握力,识别握持物,测量物体弹性
传感器件:压电元件、导电橡胶、压敏高分子材料
力觉
检测内容:机器人有关部件(如手指)所受外力及转矩
应用目的:控制手腕移动,伺服控制,正解完成作业
传感器件:应变片、导电橡胶
接近觉
检测内容:对象物是否接近,接近距离,对象面的倾斜
应用目的:控制位置,寻径,安全保障,异常停止
传感器件:光传感器、气压传感器、超声波传感器、电涡流传感器、霍尔传感器
滑觉
检测内容:垂直握持面方向物体的位移,重力引起的变形
应用目的:修正握力,防止打滑,判断物体重量及表面状态
传感器件:球形接点式、光电旋转传感器、角编码器、振动检测器
人类来自五个感官,视觉,听觉,触觉,嗅觉,味觉 。当然还有第六感 。这里不讨论第六感,因为第六感在人类世界都还没有讨论清楚 。
机器人感知外界的方式很普通,就是参考人类的五官的 。我们一一来说机器人是怎么感知外界的 。
1、视觉——机器人视觉:由工业相机+视觉软件系统组成
工业视觉领域:2D视觉,直接应用在设备检测方面,例如常规的表面检测,以及工件的尺寸检测,目前2D视觉,一套软件设备+工业相机,基本上价格在3-4万块就可以搞定了 。3D视觉比较昂贵,最要在于3D视觉的软件比较复杂,并且能够成熟的开发并且应用3D视觉的企业不多 。一套3D视觉,起码在50万以上 。
消费领域的机器人视觉,包括我们熟知的看图识别画面,也就是OCR,还有人脸识别,以及粒像分析 。本质上来说机器人视觉的核心在于,一个比较厉害的算法 。能够快速识别物体 。

推荐阅读