要多少個傳感器才能讓機器人更像人一點?
發布時間:2016-11-22 責任編輯:susan
【導讀】人從外界獲取信息必須借助於感覺器官,但機器人沒有感覺器官,隻能依賴傳感器了。機器人的終極目標與人無限接近,那到底要裝多少傳感器,機器人才能更像人一點呢?
機器人的視覺、力覺、觸覺早已進入實用階段,而且他的感官,如聽覺、嗅覺、味覺、滑覺等還等待攻克——研究出對應的傳感器。
機器人獲取外界信息、解析周邊環境並作出相應反應的“五官”,正是傳感器。
用(yong)專(zhuan)業(ye)的(de)術(shu)語(yu)來(lai)解(jie)釋(shi),傳(chuan)感(gan)器(qi)其(qi)實(shi)就(jiu)是(shi)一(yi)種(zhong)檢(jian)測(ce)裝(zhuang)置(zhi),感(gan)受(shou)到(dao)被(bei)測(ce)量(liang)的(de)信(xin)息(xi),並(bing)能(neng)將(jiang)感(gan)受(shou)到(dao)的(de)信(xin)息(xi),按(an)一(yi)定(ding)規(gui)律(lv)變(bian)換(huan)成(cheng)為(wei)電(dian)信(xin)號(hao)或(huo)其(qi)他(ta)所(suo)需(xu)形(xing)式(shi)的(de)信(xin)息(xi)輸(shu)出(chu),以(yi)滿(man)足(zu)信(xin)息(xi)的(de)傳(chuan)輸(shu)、處理、存儲、顯示、記錄和控製等要求。
通俗來說,大致分為幾步:“感應”信息,“收集”信息,然後“做出”反應。

隻有五官遠遠不夠,機器人有這麼多傳感器
最受關注的人類5大感覺器官,如果用傳感器相比擬的話,可以簡單做一些歸類:
視覺——光敏傳感器;
聽覺——聲敏傳感器;
嗅覺——氣敏傳感器;
味覺——化學傳感器;
觸覺——壓敏、溫敏、流體傳感器。
然(ran)而(er),機(ji)器(qi)人(ren)隻(zhi)有(you)五(wu)官(guan)遠(yuan)遠(yuan)不(bu)夠(gou),一(yi)般(ban)可(ke)以(yi)這(zhe)樣(yang)說(shuo),感(gan)官(guan)越(yue)豐(feng)富(fu)的(de)機(ji)器(qi)人(ren),其(qi)內(nei)部(bu)就(jiu)會(hui)有(you)越(yue)多(duo)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)。換(huan)句(ju)話(hua)說(shuo),如(ru)果(guo)你(ni)的(de)機(ji)器(qi)人(ren)並(bing)不(bu)是(shi)那(na)麼(me)靈(ling)敏(min),也(ye)許(xu)就(jiu)是(shi)因(yin)為(wei)少(shao)了(le)傳(chuan)感(gan)器(qi)。
那麼,機器人到底應該有多少傳感器,才能了真正做到靈敏如人類呢?
按照傳感器的用武之地,即檢測對象,可以簡單將傳感器簡單分為內外兩部分。
內部傳感器,又稱為體內傳感器,主要用於檢測機器人各內部係統的狀況,如各關節的位置、速度、加速度溫度、電機速度、電機載荷、電池電壓等,並將所測得的信息作為反饋信息送至控製器,形成閉環控製。
waibuchuanganqi,youchengweiwaijiechuanganqi,yongyuhuoquyouguanjiqirendezuoyeduixiangjiwaijiehuanjingdengfangmiandexinxi,shijiqirenyuzhouweijiaohugongzuodexinxitongdao,shiyonglaizhixingshijiao、接近覺、嗅覺、聽覺等傳感器,比如距離測量、聲音、光線等。
根gen據ju運yun行xing方fang式shi,傳chuan感gan器qi也ye可ke以yi分fen為wei被bei動dong式shi傳chuan感gan器qi和he主zhu動dong式shi傳chuan感gan器qi。被bei動dong式shi傳chuan感gan器qi是shi指zhi本ben身shen不bu發fa出chu能neng量liang,靠kao捕bu獲huo外wai界jie光guang線xian來lai獲huo得de信xin息xi的de傳chuan感gan器qi,如ruCCD;主動式傳感器就是那些有自主性的傳感器了,它們能發出探測信號,如紅外等。
這些分類方式除了能把機器人裏一堆傳感器做有效分類,更重要的原因是,能根據機器人哪裏“不適”而倒推找到出問題的環節,就跟根據病症找原因是一個道理。

哪兒出了問題?傳感器是個很好的線索
zaizuoyigejiqirenzhiqian,shouxianyidingyaolejiezijishouzhongdouyounaxiesucai,erzhexiecailiaoyouqishenmezuoyong。chengruduojiqimadadezuoyong,name,chuanganqijiuqijiancedezuoyong,yibankeyicongjigezhibiaolaijianyan:
動態範圍:是指傳感器能檢測的範圍。比如電流傳感器能夠測量1mA-20A的電流,那麼這個傳感器的測量範圍就是10log(20/0.001)=43dB.如果傳感器的輸入超出了傳感器的測量範圍,那麼傳感器就不會顯示正確的測量值了。比如超聲波傳感器對近距離的物體無法測量。
分辨率:分辨率是指傳感器能測量的最小差異。比如電流傳感器,它的分辨率可能是5mA,也就是說小於5mA的電流差異,它沒法檢測出。當然越高分辨率的傳感器價格就越貴。
線性度:這是一個非常重要的指標來衡量傳感器輸入和輸出的關係。
頻率:是指傳感器的采樣速度。比如一個超聲波傳感器的采樣速度為20HZ,也就是說每秒鍾能掃描20次。
也就是說,假如你的機器人出現了聽不見的問題,那麼你可以找到聲敏傳感器,然後從動態範圍、分辨率、線性度和頻率一一檢測到底是哪裏出了問題。

有限的內部空間和越來越多的傳感器之間的矛盾
huanyigejiaodu,chuanganqiqishiyexiangdangyurenleideshenjingmoshao,suoyikezhi,lingminduyufenbudemiduyoujidadeguanxi。dequeruci,yinweiduilingmindudegaoyaoqiu,fuwujiqirenbixuxiedaigengduodechuanganqi,suoyi,jiuqianshechuleweilaidezhongyaoshejiqushiyijizhongdananti:
jiqirenyouxiandeneibukongjianherenleiduijiqirenwuxianganguandeqidaizhijiandemaodun。jiuxiangrenminqunzhongriyizengchangdewuzhiwenhuaxuqiutongluohoudeshehuishengchanzhijiandemaodunyiyang,renleiduiyujiqirendelingminduyaoqiujiuxiangrenmindewuzhiwenhuaxuqiuyiyangriyizengchang,danshijiqirendeneibukongjianyoujiweiyouxian。
曾經采訪一個掃地機器人設計師時,他重點提到了掃地機器人的內部空間的留白問題,除了不美觀顯得技術LOW以外,更重要的原因是,必須把有限的空間用在刀刃上,一毫米都不能浪費。
這個世界難題也困擾了世界很多設計師。除了把傳感器做得更薄,他們也正在往“一個傳感器多個功能”的方向努力!
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