传感器技术在机器人上应用探究

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1、传感器技术在机器人上应用探究摘要：作为现代信息产业三大支柱之一的传感器技术，在机器人上的应用是核心技术之一。传感器是能够感受规定的被测量并按照一定规律变换成可用输出信号的器件或装置，传感器是机器人获取信息的主要部分，类似于人的“五官”，基于仿生学的：视觉、嗅觉、听觉、触觉、味觉对传感器技术在机器人上的应用状况进行阐述。关键词：传感器；机器人；仿生学中图分类号：TH89文献标识码：ADOI:10.3969/j.issn.1003-6970.2012.07.058引言在人类社会的发展进程中，科学技术

2、起着重要地位，在科技发展的带动下，机器人技术也在不断的发展及其应用领域越来越广，从传统的机器制造业，机器人主要用作上、下料的万能传送装置，扩展到能进行各种作业，诸如弧焊、点焊、喷漆、刷胶、清理铸件以及各种各样的简单装配工作，到非制造领域的应用，诸如采掘、水下、空间、核工业、土木施工、救灾、作战、战地后勤及各种服务等，机器人的应用不仅改善了劳动者的工作环境，渐渐的向完全取代人类劳动以及服务于人类的研究发展进行，这一切能得以实现，跟传感器技术、微电子技术、通信技术等有着密切的关系，传感器技术在机器人

3、技术中是核心技术之一，传感器是机器人获取信息的主要部分，基于仿生学的仿人机器人的诞生，传感器技术在机器人上类似于人的“五官”：视觉、嗅觉、听觉、味觉、触觉，在现代机器人研制中得到了很好的应用与开发，本文依据国内外机器人的研究状况，从“五官”的角度来阐述传感器技术在机器人上的应用。1•传感器技术1.1视觉功能现代的“五官”传感器技术中，视觉传感器技术的发展以及研究相比之下较成熟，特别是在机器人的应用上，并且不断的推进着机器人的发展研究，工业、农业、服务业等，视觉传感器技术是机器人不可或缺的重要部分

4、，视觉传感器的性能在不同的应用中有不同的要求，性能的好坏会影响机器人的操作任务，为此，科研工作者们进行了一系列的研究,如一种由激光器、CCD和滤光片组成的视觉传感器系统，体积小巧、结构紧凑、性价比髙、质量轻，由于机器视觉系统采集到的数据量庞大以及实时性的要求，可用多核DSP并行处理的架构方式可以解决大量图像数据，为了提高机器人视觉系统的图像处理速度，可以将光学小波变换应用于视觉系统，实现图像和信息的快速处理，针对高温、辐射及飞溅等恶劣环境对传感器的影响，可以采用带冷却系统的结构光视觉传感器。视觉

5、传感器在机器人上主要应用于方向定位、避障、目标跟踪等，中科院采用视觉系统（单目摄像机）测量得到水下机器人与被观察目标之间的三维位姿关系，通过路径规划、位置控制和姿态控制分解的动力定位方法实现机器人对被观察目标的自动跟踪，浙江工业大学采用一种单目视觉结合红外线测距传感器共同避障的策略，对采集的图像序列信息使用光流法处理，获得移动机器人前方障碍物的信息，为了增强了传感器的光自适应能力，四川大学以主从双视觉传感器实现目标识别和定位任务，采用嵌入式结构技术集成相机和处理机的采摘视觉传感器实现了多传感器、

6、多视角的协调采集和数据处理，与双目视觉传感器相比，三维视觉传感器在计算目标物的三维坐标时不需要复杂的立体匹配过程，其核心就是三角测量技术，定位算法简单，中国农业大学根据作物的反射光谱特性，选择敏感波长的激光源，构建三维视觉传感器。南京农业大学基于立体视觉系统，在图像空间利用Hough变换检测出果实目标，进而获得目标质心的空间位置坐标。中国科学院沈阳自动化研究所采用光学原理的全方位位置传感器系统，通过观测路标和视角定位的方法，确定出机器人在世界坐标系中的位置和方向。哈尔滨工程大学采用一个全景镜头和

7、一个全景摄像机的全境图像全景视觉系统，利用StepForward策略的模糊推理机制的运动决策，实现机器人在动态环境中快速、准确的找到一条无碰撞的路径，最终达到目标点。科学研究的最终目的都是要应用到实际生活中，视觉传感器的研究在现代工业、农业、以及服务业等方面都得到了体现。中科院采用叠加式构架的视觉传感器在焊接机器人上的应用，实现焊接机器人的自动焊接任务。天津师范工程学院采用全局视觉系统应用在全自主服务机器人上，能够准确地为服务机器人的专家决策系统实时提供位置信息，实现了在光照连续变化的部分结构化

8、环境中进行颜色识别。为了老年人/残疾人提供各种复杂的辅助操作，研制智能陪护机器人，哈尔滨工业大学研制了一个基于两个CCD摄像头组成双目系统的服务机器人。上海交通大学采用视觉传感器获得目标的图像并进行文字识别的读书机器人，以及一种医用机器人，通过人体肛门进入肠道进行检查，携带微型摄像头、压力传感器、温度传感器、pH值传感器等，从而实现肠道生理参数的检测和治疗，携带微型操作手进行微型手术，携带药物喷洒装置进行疾病无创诊疗等。湖南大学采用多传感器结合微处理器技术与智能控制的整个系统设计，将智能安全报警