改机器人如何感知世界

对于曾经依靠密集劳动力走向世界的 中国制造 ，机器人正成为转型升级的新助力之一。在珠三角，家电业率先 机器换人 ，电子信息产业紧紧跟上，汽车、纺织服装等行业也蓄势待发，一个个 无人工厂 取代了曾经工人们挥汗如雨的车间厂房。

那么你可知道，机器人是依靠什么感官来感知世界，与我们互动的？它们有 眼睛 、 鼻子 、 耳朵 吗？本文为大家盘点几种机器人常用的及其功能。

用于避障的传感器

避障可以说是各种机器人最基本的功能，不然机器人一走动就碰到花花草草就不好了。机器人并不一定要通过视觉感知自己前方是否有障碍物，它们也可以通过触觉或像蝙蝠那样通过声波感知。因此，检测机器人前方是否存在障碍物的传感器，可以分为接触式和非接触式的。

最典型的接触式测障传感器便是碰撞开关（图1）。碰撞开关的工作原理非常简单，完全依靠内部的机械结构来完成电路的导通和中断。当碰畜牧兽医系统6个单位获中国农交会执委会授奖撞开关的外部探测臂受到碰撞，探测臂受力下压，带动碰撞开关内部的簧片拨动，从而电路的导通状态发生改变（图2）。

图1 碰撞开关

图2 碰撞开关的工作状态图

在机器人上的用法多数是将探测臂加长，扩大探测范围和灵敏度。当机器人撞到前面的障碍物，碰撞开关的信号端便可返回一个高电平，控制芯片由此可以知道小车面前存在着障碍物。

碰撞开关的优点是价格便宜，一般每只零售仅几块钱，使用简单，使用范围广，对环境条件没有什么限制。但碰撞开关也有个最明显的缺点，就是必须在发生碰撞后才能检测到障碍，这在某些机器人比赛中是相当失分的，在某些实际的应用中实用性也会大大降低，而且使用时间较长后，开关容易发生机械疲劳，无法继续正常工作。

非接触式测障开关一般的工作原理与声纳和雷达相似，发射声波或某种射线，遇到障碍物，声波或射线被反射回来，并被传感器接收，这时传感器就认为发现了障碍物。我们最常用的便是发射和接收红外线的传感器（图 ，图4）。

图 红外发射管

图4 红外接收管

红外测障传感器成本较低（当然比碰撞开关还是要高一点），电路简单，检测范围大。如果在电路中加上一个电位器，就可以随时调节传感器的检测范围。这种检测方式为非接触式，控制起来更加方便、灵活。但这种会有一个总强化的加成测障方式也有缺点，多个之间容易互相干扰，因此在传感器的布局上需要多花心思，安装位置也要尽可能地避免红外信号的碰撞。