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机器人传感器2.2

2.2机器人传感器2.2.1视觉传感器2.2.2听觉传感器2.2.3触觉传感器2.2.4测距传感器2.2.5加速度传感器

2.2.1视觉传感器图2-79典型机器人视觉系统

2.2.1视觉传感器（1）CCD图像传感器

2.2.1视觉传感器（1）CCD图像传感器CCD图像传感器由微镜头、滤色片、感光元件三层组成。CCD图像传感器的每一个感光元件由一个光电二极管和控制相邻电荷的存储单元组成光电管用于捕捉光子用，它将光子转化成电子，收集到的光线越强，产生的电子数量就越多，而电子信号越强则越容易被记录且不容易丢失，图像细节则更加丰富。图2-80CCD芯片

2.2.1视觉传感器（2）CMOS图像传感器

2.2.1视觉传感器（2）CMOS图像传感器外界光照射像素阵列，发生光电效应，在像素单元内产生相应的电荷。行选择逻辑单元根据需要，选通相应的行像素单元。像素单元内的图像信号通过各自所在列的信号总线传输到对应的模拟信号处理单元以及A/D转换器，转换成数字图像信号输出。其中的行选择逻辑单元可以对像素阵列逐行扫描也可隔行扫描。行选择逻辑单元与列选择逻辑单元配合使用可以实现图像的窗口提取功能。图2-81AR0130CMOS图像传感器?

2.2.2听觉传感器图2-82优必选“悟空”机器人机器人的听觉功能通过听觉传感器采集声音信号，经声卡输入到机器人大脑。机器人拥有了听觉,就能够听懂人类语言,既实现语音的人工识别和理解，因此机器人听觉传感器可分为两类：一是声检测型，主要用于测量距离等。由于超声波传感器处理信息简单、成本低、速度快,广泛的被应用于机器人听觉传感器。二是语音识别：建立人和机器之问的对话。语音识别实质上是通过模式识别技术识别未知的输入声音，通常分为特定话者和非特定话者两种方式，特定语音识别是预先提取特定说话者发音的单词或音节的各种特征参数并记录在存储器中，后者为自然语音识别。

2.2.3触觉传感器（a）单个触针式传感器示图 （b）矩阵触针式传感器示图图2-83针式变压器矩阵接触传感器

2.2.3触觉传感器（1）压阻式触觉传感器压阻式触觉传感是通过机械地改变传感结构的电阻率来实现的。压阻式传感器对噪声具有很强的鲁棒性，是基于阵列应用的很好的选择。压阻传感器的局限性主要包括：滞后明显，导致其较低的频率响应；只能用于空间分辨率有限的动态测量。有时采用膜片或悬臂梁结构用于增加机械挠度和应力来提高传感效率。适当的电阻率和机械弹性是完成压阻传感所必需的，大多数金属、半导体和一些聚合物材料是制作压阻传感结构的主要材料。

2.2.3触觉传感器（2）压电式触觉传感器压电式触觉传感器根据传感原理可分为两类：被动式和主动式。被动触觉传感器利用直接压电效应，材料在外部应力下极化产生电荷。主动触觉传感利用逆压电效应。

2.2.3触觉传感器（3）电容式触觉传感器电容式触觉传感器的原理是通过机械地改变电容器的几何形状来改变电容。电容式触觉传感器具有良好的频率响应、空间分辨率高、动态测量范围大等优点，缺点是对多种类型的噪声敏感。

2.2.3触觉传感器（4）光学式触觉传感器光学式触觉传感器是通过将电磁波导的几何变化与波的波长、相位、偏振或强度调制耦合来实现的。光学触觉传感器不受电子噪声的影响，通常有很高的空间分辨率和较宽的动态响应范围。光学传感器可用于测试表面粗糙度、柔度、剪切和垂直应力。光学触觉传感器灵活性和便携性好，具有巨大的应用潜力。同时光纤能够与其它传感原理相配合，可显著提高系统性能，增强对电磁干扰的鲁棒性。

2.2.4测距传感器（1）超声波传感器超声波传感器主要材料有压电晶体（电致伸缩）及镍铁铝合金（磁致伸缩）两类。电致伸缩的材料有锆钛酸铅（PZT）等。压电晶体组成的超声波传感器是一种可逆传感器，它可以将电能转变成机械振荡而产生超声波，同时它接收到超声波时，也能转变成电能，所以它可以分成发送器或接收器。有的超声波传感器既作发送，也能作接收。

2.2.4测距传感器（2）红外传感器红外测距传感器利用红外信号遇到障碍物距离的不同反射的强度也不同的原理，进行障碍物远近的检测。红外测距传感器具有一对红外信号发射与接收二极管，发射管发射特定频率的红外信号，接收管接收这种频率的红外信号，当红外的检测方向遇到障碍物时，红外信号反射回来被接收管接收，经过处理之后，通过数字传感器接口返回到机器人主机，机器人即可利用红外的返回信号来识别周围环境的变化。

2.2.4测距传感器（3）激光传感器