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智能机器人的感知系统
智能机器人的感知系统
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智能机器人感知系统相当于人五官和神经系统，是机器人获取外部环境信息及进行内部反馈控制工具。
感知系统将机器人各种内部状态信息和环境信息从信号转变为机器人本身或者传感器向空气中发射超声波脉冲，声波脉冲碰到被测物体反射回来，由接收传感器检测回波信号。若测出第一个回波到达时间与发射脉冲间时间差t，即可算得传感器与反射点间距离s。
脉冲回波方法仅需要一个超声波换能器来完成发射和接收功效，但同时收发测量方式又造成了“死区”存在。因为距离太近，传感器无法分辨发射波束与反射波束。通常，脉冲回波模式超声波测距系统不能测量小于几个厘米范围。
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红外测距
红外辐射俗称红外线，是一个不可见光，~1000μm。工程上把红外线所占据波段分为四个别，即近红外、中红外、远红外和极远红外。
红外传感系统按照功效能够分成五类：
(1)辐射计，用于辐射和光谱测量；
(2) 搜索和跟踪系统，用于搜索和跟踪红外目标，确定其空间位置并对它运动进行跟踪；
(3) 热成像系统，可产生整个目标红外辐射分布图像；
(4) 红外测距和通信系统；
(5) 混合系统，是指以上各类系统中两个或者多个组合。
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基础原理
红外传感器，普通采取反射光强法进行测量，即目标物对发光二极管散射光反射光强度进行测量。红外传感器包含一个能够发射红外光固态二极管和一个用作接收器固态光敏二极管或三极管。当光强超出一定程度时光敏三极管就会导通，不然截止。发光二极管和光敏三极管需汇聚在同一面上，这么反射光才能被接收器看到。
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激光扫描测距
扫描运动位于由物体到检测器和由检测器到激光发射器两直线所确定平面内，检测器聚焦在表面很小一个区域内。因为光源与基线之间角度和光源与检测器之间基线距离已知，可依据几何关系求
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相位法
如图所表示，波长为 激光束被一分为二。一束（称为参考光束）经过距离L抵达相位测量装置，另一束经过距离d抵达反射表面。反射光束经过总距离为
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若d=0，此时，d'= L，参考光束和反射光束同时抵达相位测量装置。若d增大，反射光束与参考光束间将产生相位移
若两个波形将再次对准。所以只依据测得相位移，无法区分反射光束与发射参考，因此只有要求光束
才有唯一解，并代入上式
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旋转编码器
1. 绝对式编码器
绝对型编码器能提供运转角度范围内绝对位置信息，工作原理如图所示。
图中示意了从发光管经过分光滤镜等光学组件，经过编码盘透射光被光学敏感器件检测到原理。。
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2. 增量式编码器
典型增量式编码器由一个红外对射式光电传感器和一个由遮光线和空隔组成码盘组成。当码盘旋转时，遮光线和空隔能阻拦红外光束或让其经过。为计算绝对位置，增量型编码器通常需要集成一个独立通道——索引通道，它能够在每次旋转到定义零点或原点位置时提供一个脉冲。经过计算来自这个原点脉冲，能够计算出绝对位置。
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旋转电位计
电位计就是带中心抽头可变电阻。旋转电位计通常含有一个轴，轴旋转时候电位计抽头会在电阻丝上移动。
使用它们作为角位移传感器时候要注意两点：
旋转电位计都是采取电阻丝作为传感元件。属于接触式测量，会有磨损，寿命有限，所以不宜用在高速频繁旋转场所；
因为制造工艺原因，同一型号多个旋转电位计会有一定误差。通常这个误差在5%~10%。所以无法用于高精度角位移测量。
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普通认为触觉包含接触觉、压觉、滑觉、力觉四种，狭义触觉按字面上来看是指前三种感知接触感觉。
触觉传感器能够详细分为集中式和分布式（或阵列式）。
1）集中式传感器
集中式传感器特点是功效单一，结构简单。
2）分布式（阵列式）传感器
分布式传感器能够检测分布在面状物体上力或位移。
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通常咱们将机器人力传感器分为三类：
装在关节驱动器上力传感器，称为关节力传感器。用于控制中力反馈。
装在末端执行器和机器人最终一个关节之间力传感器，称为腕力传感器。
装在机器人手爪指关节（或手指上）力传感器，称为指力传感器。
力觉传感器是从应变来测量力和力矩，所以怎样设计和制作应变个别形状，恰如其分地反应力和力矩真实情况至关主要。
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