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探寻服务机器人的传感技术

时间:2023-06-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:激光雷达作为机器人的核心传感器,其重要性不言而喻。但是,移动机器人要实现完全自主移动,必然不能单单依靠激光雷达本身,其他多种传感器辅助作业也很重要。图2-13机器人上的传感器图2-13机器人上的传感器

探寻服务机器人的传感技术

激光雷达相当于移动机器人的“眼睛”,它通过不停扫描来获取二维空间的点阵数据,但这并不能直接被移动机器人使用。

目前,应用于自主移动机器人的导航技术有很多,如电磁导航(需在地上布置感应线圈)、GPS导航(室内精度太低)等。另外,一些导航方法由于精度或实时性等原因,也很难应用在商业化的室内移动机器人中,如基于RFID的导航系统精度较低,而视觉导航虽然具有信号探测范围广、获取信息完整等优点,但需处理的实时图像数据量巨大,实时性较差。

近年来,激光SLAM(Simultaneous Localization And Mapping)技术从理论研究到实际应用,发展十分迅速,这种在确定自身位置的同时构造环境模型的方法,可用来解决机器人定位导航问题。其中,激光SLAM技术利用激光雷达作为传感器,获取地图数据,使机器人实现同步定位与地图构建。这是目前最稳定、最可靠、高性能的SLAM方式。

现在,低成本激光雷达面市也有一段时间了,但是市面上真正能做到路径规划的扫地机器人却寥寥无几。安装了激光雷达后,虽然可以得到环境的轮廓信息,但需要利用算法进行后期处理,建模后才能得到真正的地图数据。也就是对于环境建模算法的开发能力不够,无法自己完成环境建模。

除了现有的电磁导航外,还在机器人身上安装了激光雷达,所能实现的功能非常有限,比如它可以在行走途中感应前方障碍物,并自动停止行走。

激光雷达作为机器人的核心传感器,其重要性不言而喻。但是,移动机器人要实现完全自主移动,必然不能单单依靠激光雷达本身,其他多种传感器辅助作业也很重要。

有些服务机器人全身布满了感应器,它可以根据感应到的声音和动作做出适当反应,对于光线和触觉的反应也更加灵敏。主要的传感器如下:(www.xing528.com)

(1)光学传感器:依靠传感器的帮助让机器人能够“看见”。它可以让机器人区分物体的颜色、形状、尺寸,以及确定光照强度,或光照强度不同的颜色。

(2)声音传感器:声音传感器可让机器人“听到”。声音传感器能够测量的噪音水平[以分贝(dB)及dB(A)表示,频率为3~6 kHz的声音是人耳最敏感的],检测、测量声音的波形和频率,配合语音系统,识别声音信号的含义。

(3)触碰传感器。触摸传感器为机器人创造感觉”,可以侦测到单个或多个按钮、压力机。

(4)超声波传感器:带有超声波传感器的机器人能够“看到”物体的位置,超声波传感器能够侦测到机器人附近数英寸或数厘米范围的目标。

多种传感器构成一个大的反馈回路,从而大大提高机器人的工作精度和感知能力(见图2-13)。

图2-13 机器人上的传感器

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