工业机器人的嗅觉技术发展与应用

机器人的嗅觉系统在功能和结构上模拟人类和其他哺乳动物的嗅觉系统，用以完成气体或气味的定性、定量识别。机器人的嗅觉来自气敏传感器。气敏传感器也即嗅觉传感器，是能够感知环境中某种气体及其浓度的一种敏感器件，它将气体种类及其浓度有关的信息转换成电信号，机器人根据这些电信号的强弱便可获得与待测气体在环境中存在情况有关的信息。

气敏传感器是机器人的鼻子，能感知各种有毒气体，以及易燃和易爆气体，如：一氧化碳（CO）、汞蒸气、氢气（H2）、氟利昂气体、液化石油气等。

气敏传感器工作原理可分为基于物理的和基于化学的，主要有半导体气敏传感器、接触燃烧式气敏传感器和电化学气敏传感器等。半导体气敏传感器应用最多，如一氧化碳气体的检测、瓦斯气体的检测、煤气的检测、氟利昂的检测、呼气中乙醇的检测、人体口腔口臭的检测等。

半导体气敏传感器是利用半导体气敏元件同气体接触，造成半导体性质发生变化的原理来检测特定气体的成分或者浓度的，可以分为电阻式和非电阻式。

实验研究发现，某些金属氧化物，如氧化锡（SnO2）、氧化铁（Fe2O3）等，当其处于加热状态时，其电导率会因接触到某些气体分子而变化，或增大，或减小。图5-42所示为SnO2气敏传感器的电路原理，其中，Sn O2相当于气敏电阻RS。当H2和CO等气体分子与加热的Sn O2接触时，气敏电阻RS电阻值增大，气体分子浓度GIN越大，电阻值RS越大，于是，气体分子浓度信号可变换为电压信号VOUT。(www.xing528.com)

图5-42　SnO2气敏传感器的电路原理

具有嗅觉的机器人可用于各种危险环境中监测异常情况，感知有害气体，例如：在采煤井下监测瓦斯，特别当煤矿发生瓦斯爆炸时，机器人能深入井下，报告井下瓦斯浓度，辅助搜救工作。