如何將機器人傳感器按功分類?    
機器人傳感器概述:    

        為了檢測作業對象及環境或機器人與它們的關系，在機器人上安裝了觸覺傳感器、視覺傳感器、力覺傳感器、接近覺傳

感器、超聲波傳感器和聽覺傳感器，大大改善了機器人工作狀況，使其能夠更充分地完成復雜的工作。由于外部傳感器為集

多種學科于一身的產品，有些方面還在探索之中，隨著外部傳感器的進一步完善，機器人的功能越來越強大，將在許多領域

為人類做出更大貢獻。    

        觸覺是接觸、沖擊、壓迫等機械刺激感覺的綜合，觸覺可以用來進行機器人抓取，利用觸覺可進一步感知物體的形狀、

軟硬等物理性質。對機器人觸覺的研究，只能集中于擴展機器人能力所必需的觸覺功能，一般把檢測感知和外部直接接觸而

產生的接觸覺、壓力、觸覺及接近覺的傳感器稱為機器人觸覺傳感器。

1、接觸覺：接觸覺是通過與對象物體彼此接觸而產生的，所以*好使用手指表面高密度分布觸覺傳感器陣列，它柔軟易于

變形，可增大接觸面積，并且有一定的強度，便于抓握。接觸覺傳感器可檢測機器人是否接觸目標或環境，用于尋找物體或

感知碰撞。① 機械式傳感器：利用觸點的接觸斷開獲取信息，通常采用微動開關來識別（物體的二維輪廓，由于結構關系無

法高密度列陣。② 彈性式傳感器：這類傳感器都由彈性元件、導電觸點和絕緣體構成。如采用導電性石墨化碳纖維、氨基甲

酸乙酯泡沫、印制電路板和金屬觸點構成的傳感器，碳纖維被壓后與金屬觸點接觸，開關導通。也可由彈性海綿、導電橡膠和

金屬觸點構成，導電橡膠受壓后，海綿變形，導電橡膠和金屬觸點接觸，開關導通。也可由金屬和鉸青銅構成，被絕緣體覆蓋

的青銅箔片被壓后與金屬接觸，觸點閉合。③ 光纖傳感器：這種傳感器包括由一束光纖構成的光纜和一個可變形的反射表面

。光通過光纖束投射到可變形的反射材料上，反射光按相反方向通過光纖束返回。如果反射表面是平的，則通過每條光纖所返

回的光的強度是相同的。如果反射表面因與物體接觸受力而變形，則反射的光強度不同。用高速光掃描技術進行處理，即可得

到反射表面的受力情況。 2、接近覺：接近覺是一種粗略的距離感覺，接近覺傳感器的主要作用是在接觸對象之前獲得必要的

信息，用來探測在一定距離范圍內是否有物體接近、物體的接近距離和對象的表面形狀及傾斜等狀態，一般用“1”和“0”兩

種態表示。在機器人中，主要用于對物體的抓取和躲避。接近覺一般用非接觸式測量元件，如霍爾效應傳感器、電磁式接近開

關和光學接近傳感器。以光學接近傳感器為例，其結構如下圖1所示。由發光二極管和光敏晶體管組成。發光二極管發出的光

經過反射被光敏晶體管接收，接收到的光強和傳感器與目標的距離有關，輸出信號Uout是距離x的函數：   Uout＝f（x）。紅

外信號被調制成某一特定頻率，可大大提高信噪比。3、滑覺：機器人在抓取不知屬性的物體時，其自身應能確定*佳握緊力

的給定值。當握緊力不夠時，要檢測被握緊物體的滑動，利用該檢測信號，在不損害物體的前提下，考慮*可靠的夾持方法，

實現此功能的傳感器稱為滑覺傳感器。滑覺傳感器有滾動式和球式，還有一種通過振動檢測滑覺的傳感器。物體在傳感器表面

上滑動時，和滾輪或環相接觸。      

     磁力式滑覺傳感器中，滑動物體引起滾輪滾動，用磁鐵和靜止的磁頭，或用光傳感器進行檢測，這種傳感器只能檢測到一

個方向的滑動。球式傳感器用球代替滾輪，可以檢測各個方向的滑動，振動式滑覺傳感器表面伸出的觸針能和物體接觸，物體

滾動時，觸針與物體接觸而產生振動，這個振動由壓點傳感器或磁場線圈結構的微小位移計檢測。滾輪式滑覺傳感器。    

        力覺是指對機器人的指、肢和關節等運動中所受力的感知，主要包括腕力覺、關節力覺和支座力覺等，根據被測對象的負

載，可以把力傳感器分為測力傳感器（單軸力傳感器）、力矩表（單軸力矩傳感器）、手指傳感器（檢測機器人手指作用力的

超小型單軸力傳感器）和六軸力覺傳感器。力覺傳感器根據力的檢測方式不同，可以分為：①檢測應變或應力的應變片式；②

利用壓電效應的壓電元件式；③用位移計測量負載產生的位移的差動變壓器、電容位移計式，其中應變片被機器人廣泛采用。    

   在選用力傳感器時，首先要特別注意額定值，其次在機器人通常的力控制中，力的精度意義不大，重要的是分辨率。另外，

在機器人上實際安裝使用力覺傳感器時，一定要事先檢查操作區域，**障礙物。這對實驗者的人身**、對保證機器人及

外圍設備不受損害有重要意義。    

1、超聲波測距法：超聲波是頻率20kHz以上的機械振動波，利用發射脈沖和接收脈沖的時間間隔推算出距離。超聲波測距法

的缺點是波束較寬，其分辨力受到嚴重的限制，因此，主要用于導航和回避障礙物。    

2、激光測距法：激光測距法也可以利用回波法，或者利用激光測距儀，其工作原理如下：氦氖激光器固定在基線上，在基線

的一端由反射鏡將激光點射向被測物體，反射鏡固定在電動機軸上，電動機連續旋轉，使激光點穩定地對被測目標掃描。由C

CD（電荷耦合器件）攝像機接受反射光，采用圖像處理的方法檢測出激光點圖像，并根據位置坐標及攝像機光學特點計算出

激光反射角。利用三角測距原理即可算出反射點的位置。    

        除以上介紹的機器人外部傳感器外，還可根據機器人特殊用途安裝聽覺傳感器，味覺傳感器及電磁波傳感器，而這些機

器人主要用于科學研究、海洋資源探測或食品分析、救火等特殊用途。這些傳感器多數屬于開發階段，有待于更進一步完善

，以豐富機器人專用功能。    

        系統中使用的傳感器種類和數量越來越多，每種傳感器都有一定的使用條件和感知范圍，并且又能給出環境或對象的部

分或整個側面的信息，為了有效地利用這些傳感器信息，需要采用某種形式對傳感器信息進行綜合、融合處理，不同類型信

息的多種形式的處理系統就是傳感器融合。傳感器的融合技術涉及神經網絡、知識工程、模糊理論等信息、檢測、控制領域

的新理論和新方法。