淺談人工智能機器人的感知

程天宇

避障功能可以說是現在各類智能機器人中最基礎的功能，機器人的感知并不總是需要通過視覺感應感知和判斷自己前方是否存在障礙物，它們也能夠像蝙蝠一樣通過聲波感知前方是否存在障礙物。

避障傳感器

機器人感知障礙物的傳感器大致分為接觸式傳感器和非接觸式傳感器，機器人最典型的工業應用就是碰撞檢測開關，它是接觸式傳感器之一。碰撞開關傳感器的實際工作原理相對復雜，需要依靠傳感器本身的獨特設計，有效實現2個傳感器之間復雜的相互碰撞和碰撞中斷。當開關器件中任一檢測臂受到碰撞時，檢測臂將被迫產生壓力，將開關器件電路內的單個簧片撥動，從而引起器件之間的碰撞，同時工作電路狀態也會發生變化。

接觸式探測設備最常見的用法是拉長機器人的臂距，擴大機器人的搜索范圍精度和靈敏度。當檢測到機器人撞到障礙物時，碰撞保護開關輸出的信號可以通過輸入端自動回到電平，這樣控制芯片就可以清楚地知道機器人前面存在障礙物。碰撞型開關的一個主要優點是產品價格相對便宜，一般每個開關只需要幾元錢，使用和維護的方式也比較簡單，使用的范圍很廣。

測距傳感器

對于機器人來說，知道自己前方的障礙物還不夠完美，還要知道障礙物的位置和距離，才能更好地判斷下一步采取什么行動。紅外測距傳感器系統的主要優點是體積小、測量結果相對準確，傳感器輸出的電壓波形和脈沖信號符合測試常規，一般的紅外單片機系統設備可以直接安裝。缺點是安裝、維護和成本較高，購買和使用的途徑很少。

超聲波測距傳感器是一種常見的測距傳感器。它通過測量超聲波發射和接收過程的時間差判斷目標距離，和動物界蝙蝠的感知原理一模一樣，也算是仿生學領域的另一個應用。超聲波測距儀的優點是，測量時距離范圍通常較大，被測物體表面的色深對測量結果基本沒有影響，但技術成本比較高。由于它直接依靠自身的聲速特性來實現測距，所以對外界的物理因素不太敏感，如外界溫度、風速等。

亮度判斷傳感器

很多機器人需要判斷物體在環境光下的亮度，這時候機器人需要安裝一個物體亮度傳感器。光敏電阻阻值大小能隨照射在導體上可見光的強度而變化，根據測量時絕緣電阻值的微小變化，可以準確判斷出發射光的強度。

事實上，光敏電阻的安裝和使用過程并不復雜，用戶可以直接把它連接到控制電路上，根據工作電流值的相對變化，就可以快速地測出電阻值各種相應參數的變化。光敏電阻板無疑是另一種成本更低、可靠性更好、測量數據更準確、可靠耐用的機器人部件。

機器人可以對外界環境條件獨立感知，根據本身的傳感器和周圍的環境信息，提取環境中各種特征信息進行快速處理、解釋、分析和理解。最后，通過自主建立自身環境的特征模型，準確表達自身環境的特征信息。