机器人感知智能 课件 第4章 机器人接近觉感知.pptx

机器人感知智能;4.1机器人接近觉感知的介绍;常见的接近觉感知传感器

光电式接近觉感知传感器

光电式接近觉感知传感器种类多、用途广，能检测直径小至1mm或距离大至几米的目标，有测速度快、抗干扰能力强、测量点小、适用范围广等优点。

电容式接近觉感知传感器

电容式接近觉感知传感器可以检测粉末、颗粒、液体和固体形式的金属和非金属目标。

电感式接近觉感知传感器

电感式接近觉感知传感器由四个主要部分组成：带线圈的铁氧体磁芯，一个振荡器，一个施密特触发器和一个输出放大器。

超声波式接近觉感知传感器

超声波接近觉感知传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器，超声波在碰到杂质或者是处于分界面的时候能产生显著的反射形成回波，当碰到运动的物体时会产生多普勒效应。;4.1.2接近觉感知传感器的发展

自1916年法国朗之万发明了世界上第一部超声波传感器到现在，超声波传感器己经完成从简单的借助回声定位到能够分析处理复杂信号的转变，其测量精度和可靠性都非常的高。

超声波传感器自身的缺陷，如：镜面反射、有限的波束角;4.1.2接近觉感知传感器的发展

在实际应用中，电容式接近觉感知传感器具有对光线、噪音、待测物的颜色、表面纹理等不敏感、检测范围较大等优点，这使得电容式接近觉感知传感器机器人的实际操作场景下具有极大的稳定性。;4.1.2接近觉感知传感器的发展

随着制作工艺的提高，现有工艺可以满足更精细的加工需求。因此，采用MEMS工艺制作加工的垂直结构的双模式电容电感接近式传感器逐渐被使用。

为了让具备电容式接近传感器的服务型机器人安全完成与人交互的任务，需要提高传感器的柔性。柔性的器件能够在发生碰撞时，产生减震缓冲，提高安全性，还能够在曲面、被拉伸等苛刻环境中正常工作。;4.1.3接近觉感知传感器的现状

在过去的几十年里，接近觉感知传感器的发展并不如力觉传感器、视觉传感器乐观，除了发展缓慢外，目前还存在一些有待于解决的问题，如光电式容易受到对象物颜色、粗糙度和环境亮度的限制。

我国开展机器人接近觉感知传感器的研究时间并不长，在研究水平上与国外相比，还有一段差距。

因此，我国接近觉传感器重点应放在提高现有传感器的性能稳定性、可靠性上，并将成本降低到可接受的程度。在此基础上，要进一步提高传感器的其他性能，如探测精度等，并进一步增加传感器的功能。

在今后的两到三年内，随着人工智能机器人的快速发展，市场对于接近觉感知传感器的需求将达到一个新的高度。;4.2.1概述和系统组成

接近觉感知传感器的主要优点是无接触，而由于所有的物质都会在温度的作用下将内能转化为电磁波向外辐射能量。

所以为了实现电磁波的无接触测量，红外检测传感器应运而生。红外检测技术借助红外线对温度的敏感性，实现对目标物无接触检测，成为接近觉传感器的重要分类，被广泛应用于距离测试、温度测试、气体检测、生物监测等方面。;4.2.1概述和系统组成

普朗克定律说明温度、能量和波长三者之间存在对应关系，红外总能量与温度呈正相关，峰值波长与温度呈负相关。

它给出辐射场能量密度按频率的分布，式中T是热力学温度,k是玻耳兹曼常数。;4.2.1概述和系统组成

在现代社会中，远距离实现目标物的检测是发展热点

辐射计：主要用于检测微波辐射和光谱测量。微波辐射检测通常用于雷达和卫星通信等领域，而光谱测量则常用于化学和环境监测等领域。

有哪些信誉好的足球投注网站和跟踪系统：主要用于跟踪目标并确定其位置，能够持续跟踪目标运动轨迹。

热成像系统：主要用于获取目标物红外辐射的分布图像。这种传感器能够在夜间或低光照条件下检测目标物体表面的温度分布。

红外测距和通信系统：主要用于无接触测距和实时通信。这种传感器可以通过红外辐射来测量距离，并能够实现短距离通信。

混合系统：这种传感器结合了多种不同的传感器技术，能够实现更加复杂和精确的检测任务。;4.2.2传感器原理

1.检测基本原理

红外光作为太阳光谱的一部分其具有光热效应和辐射能量，相比于其他的光谱范围，由于大气无法吸收固定波长的红外线，所以物体的红外辐射能量产生的损耗小。

所有的物体包括冰在内，均具有辐射能量，当红外光穿过介质时光能量会产生衰减，其中由于金属的固有材料损耗，使得其传播衰减很大，在液体中也存在对红外辐射吸收较大的情况。

不同介质对红外辐射的吸收程度不同，而在外界环境中，大气层也对不同波长的红外光产生不同的吸收带。;4.2.2传感器原理

2.红外探测器

红外探测器本质上就是指将不同的光热效应转化为电信号实现检测的装置，是整个红外测试系统的核心，其余为辅助电路。;4.2.3功能与目前研究实现

1.温度检测

温度检测在生产生活中具有十分重要的作用，从大型设备保持正常运转到农作物的正常生长以及人类生活的适宜程度