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要多少個(gè)傳感器才能讓機(jī)器人變成你的女朋友?
來源:賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2017/3/13


  人從外界獲取信息必須借助于感覺器官,但機(jī)器人沒有感覺器官,只能依賴傳感器了。機(jī)器人的終極目標(biāo)與人無限接近,那到底要裝多少傳感器,機(jī)器人才能更像人一點(diǎn)呢?

 

  機(jī)器人的視覺、力覺、觸覺早已進(jìn)入實(shí)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(duì)應(yīng)的傳感器


  機(jī)器人獲取外界信息、解析周邊環(huán)境并作出相應(yīng)反應(yīng)的“五官”,正是傳感器。



  用專業(yè)的術(shù)語來解釋,傳感器其實(shí)就是一種檢測裝置,感受到被測量的信息,并能將感受到的信息,按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。


  通俗來說,大致分為幾步:“感應(yīng)”信息,“收集”信息,然后“做出”反應(yīng)。


  最受關(guān)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——?dú)饷魝鞲衅鳎?/p>


  味覺——化學(xué)傳感器;


  觸覺——壓敏、溫敏、流體傳感器。


  然而,機(jī)器人只有五官遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,一般可以這樣說,感官越豐富的機(jī)器人,其內(nèi)部就會(huì)有越多的傳感器。換句話說,如果你的機(jī)器人并不是那么靈敏,也許就是因?yàn)樯倭藗鞲衅鳌?/p>


  那么,機(jī)器人到底應(yīng)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(duì)象,可以簡單將傳感器簡單分為內(nèi)外兩部分。


  內(nèi)部傳感器,又稱為體內(nèi)傳感器,主要用于檢測機(jī)器人各內(nèi)部系統(tǒng)的狀況,如各關(guān)節(jié)的位置、速度、加速度溫度、電機(jī)速度、電機(jī)載荷、電池電壓等,并將所測得的信息作為反饋信息送至控制器,形成閉環(huán)控制。


  外部傳感器,又稱為外界傳感器,用于獲取有關(guān)機(jī)器人的作業(yè)對(duì)象及外界環(huán)境等方面的信息,是機(jī)器人與周圍交互工作的信息通道,是用來執(zhí)行視覺、接近覺、嗅覺、聽覺等傳感器,比如距離測量、聲音、光線等。


  根據(jù)運(yùn)行方式,傳感器也可以分為被動(dòng)式傳感器和主動(dòng)式傳感器。被動(dòng)式傳感器是指本身不發(fā)出能量,靠捕獲外界光線來獲得信息的傳感器,如CCD;主動(dòng)式傳感器就是那些有自主性的傳感器了,它們能發(fā)出探測信號(hào),如紅外等。


  這些分類方式除了能把機(jī)器人里一堆傳感器做有效分類,更重要的原因是,能根據(jù)機(jī)器人哪里“不適”而倒推找到出問題的環(huán)節(jié),就跟根據(jù)病癥找原因是一個(gè)道理。


  哪兒出了問題?傳感器是個(gè)很好的線索


  在做一個(gè)機(jī)器人之前,首先一定要了解自己手中都有哪些素材,而這些材料又起什么作用。誠如舵機(jī)起馬達(dá)的作用,那么,傳感器就起檢測的作用,一般可以從幾個(gè)指標(biāo)來檢驗(yàn):


  動(dòng)態(tài)范圍:是指傳感器能檢測的范圍。比如電流傳感器能夠測量1mA-20A的電流,那么這個(gè)傳感器的測量范圍就是10log(20/0.001)=43dB.如果傳感器的輸入超出了傳感器的測量范圍,那么傳感器就不會(huì)顯示正確的測量值了。比如超聲波傳感器對(duì)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,也就是說小于5mA的電流差異,它沒法檢測出。當(dāng)然越高分辨率的傳感器價(jià)格就越貴。


  線性度:這是一個(gè)非常重要的指標(biāo)來衡量傳感器輸入和輸出的關(guān)系。


  頻率:是指傳感器的采樣速度。比如一個(gè)超聲波傳感器的采樣速度為20HZ,也就是說每秒鐘能掃描20次。


  也就是說,假如你的機(jī)器人出現(xiàn)了聽不見的問題,那么你可以找到聲敏傳感器,然后從動(dòng)態(tài)范圍、分辨率、線性度和頻率一一檢測到底是哪里出了問題。


  有限的內(nèi)部空間和越來越多的傳感器之間的矛盾


  換一個(gè)角度,傳感器其實(shí)也相當(dāng)于人類的神經(jīng)末梢,所以可知,靈敏度與分布的密度有極大的關(guān)系。的確如此,因?yàn)閷?duì)靈敏度的高要求,服務(wù)機(jī)器人必須攜帶更多的傳感器,所以,就牽涉出了未來的重要設(shè)計(jì)趨勢以及重大難題:


  機(jī)器人有限的內(nèi)部空間和人類對(duì)機(jī)器人無限感官的期待之間的矛盾。就像人民群眾日益增長的物質(zhì)文化需求同落后的社會(huì)生產(chǎn)之間的矛盾一樣,人類對(duì)于機(jī)器人的靈敏度要求就像人民的物質(zhì)文化需求一樣日益增長,但是機(jī)器人的內(nèi)部空間又極為有限。


  曾經(jīng)采訪一個(gè)掃地機(jī)器人設(shè)計(jì)師時(shí),他重點(diǎn)提到了掃地機(jī)器人的內(nèi)部空間的留白問題,除了不美觀顯得技術(shù)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(fèi)。


  這個(gè)世界難題也困擾了世界很多設(shè)計(jì)師。除了把傳感器做得更薄,他們也正在往“一個(gè)傳感器多個(gè)功能”的方向努力!


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