機(jī)器人避障技術(shù)還需解決哪些問(wèn)題？

從原理上來(lái)講，沒(méi)有哪個(gè)傳感器是完美的，比方說(shuō)機(jī)器人面前是一塊完全透明的玻璃，那么采用紅外、激光雷達(dá)或視覺(jué)的方案，就可能因?yàn)檫@個(gè)光線直接穿過(guò)玻璃導(dǎo)致檢測(cè)失敗。

避障是指移動(dòng)機(jī)器人在行走過(guò)程中，通過(guò)傳感器感知到在其規(guī)劃路線上存在靜態(tài)或動(dòng)態(tài)障礙物時(shí)，按照 一定的算法實(shí)時(shí)更新路徑，繞過(guò)障礙物，最后達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)。

避障常用哪些傳感器

不管是要進(jìn)行導(dǎo)航規(guī)劃還是避障，感知周邊環(huán)境信息是第一步。就避障來(lái)說(shuō)，移動(dòng)機(jī)器人需要通過(guò)傳感器 實(shí)時(shí)獲取自身周圍障礙物信息，包括尺寸、形狀和位置等信息。避障使用的傳感器多種多樣，各有不同的原理和特點(diǎn)，目前常見(jiàn)的主要有視覺(jué)傳感器、激光傳感器、紅外傳感器、超聲波傳感器等。下面我簡(jiǎn)單介紹一下這幾種傳感器的基本工作原理。

超聲波

超聲波傳感器的基本原理是測(cè)量超聲波的飛行時(shí)間，通過(guò)d=vt/2測(cè)量距離，其中d是距離，v是聲速，t是 飛行時(shí)間。由于超聲波在空氣中的速度與溫濕度有關(guān)，在比較精確的測(cè)量中，需把溫濕度的變化和其它因素考慮進(jìn)去。

上面這個(gè)圖就是超聲波傳感器信號(hào)的一個(gè)示意。通過(guò)壓電或靜電變送器產(chǎn)生一個(gè)頻率在幾十kHz的超聲波脈沖組成波包，系統(tǒng)檢測(cè)高于某閾值的反向聲波，檢測(cè)到后使用測(cè)量到的飛行時(shí)間計(jì)算距離。超聲波傳感器一般作用距離較短，普通的有效探測(cè)距離都在幾米，但是會(huì)有一個(gè)幾十毫米左右的最小探測(cè)盲區(qū)。由于超聲傳感器的成本低、實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟，是移動(dòng)機(jī)器人中常用的傳感器。超聲波傳感器也有一些缺點(diǎn)，首先看下面這個(gè)圖。

因?yàn)槁曇羰清F形傳播的，所以我們實(shí)際測(cè)到的距離并不是 一個(gè)點(diǎn)，而是某個(gè)錐形角度范圍內(nèi)最近物體的距離。

另外，超聲波的測(cè)量周期較長(zhǎng)，比如3米左右的物體，聲波傳輸這么遠(yuǎn)的距離需要約20ms的時(shí)間。再者，不同材料對(duì)聲波的反射或者吸引是不相同的，還有多個(gè)超聲傳感器之間有可能會(huì)互相干擾，這都是實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中需要考慮的。

紅外

一般的紅外測(cè)距都是采用三角測(cè)距的原理。紅外發(fā)射器按照一定角度發(fā)射紅外光束，遇到物體之后，光會(huì)反向回來(lái)，檢測(cè)到反射光之后，通過(guò)結(jié)構(gòu)上的幾何三角關(guān)系，就可以計(jì)算出物體距離D。

當(dāng)D的距離足夠近的時(shí)候，上圖中L值會(huì)相當(dāng)大，如果超過(guò)CCD的探測(cè)范圍，這時(shí)，雖然物體很近，但是傳感器反而看不到了。當(dāng)物體距離D很大時(shí)，L值就會(huì)很小，測(cè)量量精度會(huì)變差。因此，常見(jiàn)的紅外傳感器 測(cè)量距離都比較近，小于超聲波，同時(shí)遠(yuǎn)距離測(cè)量也有最小距離的限制。另外，對(duì)于透明的或者近似黑體的物體，紅外傳感器是無(wú)法檢測(cè)距離的。但相對(duì)于超聲來(lái)說(shuō)，紅外傳感器具有更高的帶寬。

激光

常見(jiàn)的激光雷達(dá)是基于飛行時(shí)間的（ToF，time of flight），通過(guò)測(cè)量激光的飛行時(shí)間來(lái)進(jìn)行測(cè)距d=ct/2，類似于前面提到的超聲測(cè)距公式，其中d是距離，c是光速，t是從發(fā)射到接收的時(shí)間間隔。激光雷達(dá)包括發(fā)射器和接收器 ，發(fā)射器用激光照射目標(biāo)，接收器接收反向回的光波。機(jī)械式的激光雷達(dá)包括一個(gè)帶有鏡子的機(jī)械機(jī)構(gòu)，鏡子的旋轉(zhuǎn)使得光束可以覆蓋 一個(gè)平面，這樣我們就可以測(cè)量到一個(gè)平面上的距離信息。

對(duì)飛行時(shí)間的測(cè)量也有不同的方法，比如使用脈沖激光，然后類似前面講的超聲方案，直接測(cè)量占用的時(shí)間，但因?yàn)楣馑龠h(yuǎn)高于聲速，需要非常高精度的時(shí)間測(cè)量元件，所以非常昂貴；另一種發(fā)射調(diào)頻后的連續(xù)激光波，通過(guò)測(cè)量接收到的反射波之間的差頻來(lái)測(cè)量時(shí)間。

圖一

圖二

比較簡(jiǎn)單的方案是測(cè)量反射光的相移，傳感器以已知的頻率發(fā)射一定幅度的調(diào)制光，并測(cè)量發(fā)射和反向信號(hào)之間的相移，如上圖一。調(diào)制信號(hào)的波長(zhǎng)為lamda=c/f，其中c是光速，f是調(diào)制頻率，測(cè)量到發(fā)射和反射光束之間的相移差theta之后，距離可由lamda*theta/4pi計(jì)算得到，如上圖二。

激光雷達(dá)的測(cè)量距離可以達(dá)到幾十米甚至上百米，角度分辨率高，通?？梢赃_(dá)到零點(diǎn)幾度，測(cè)距的精度也高。但測(cè)量距離的置信度會(huì)反比于接收信號(hào)幅度的平方，因此，黑體或者遠(yuǎn)距離的物體距離測(cè)量不會(huì)像光亮的、近距離的物體那么好的估計(jì)。并且，對(duì)于透明材料，比如玻璃，激光雷達(dá)就無(wú)能為力了。還有，由于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜、器件成本高，激光雷達(dá)的成本也很高。

一些低端的激光雷達(dá)會(huì)采用三角測(cè)距的方案進(jìn)行測(cè)距。但這時(shí)它們的量程會(huì)受到限制，一般幾米以內(nèi)，并且精度相對(duì)低一些，但用于室內(nèi)低速環(huán)境的SLAM或者在室外環(huán)境只用于避障的話，效果還是不錯(cuò)的。

視覺(jué)

常用的計(jì)算機(jī)視覺(jué)方案也有很多種， 比如雙目視覺(jué)，基于TOF的深度相機(jī)，基于結(jié)構(gòu)光的深度相機(jī)等。深度相機(jī)可以同時(shí)獲得RGB圖和深度圖，不管是基于TOF還是結(jié)構(gòu)光，在室外強(qiáng)光環(huán)境下效果都并不太理想，因?yàn)樗鼈兌际切枰鲃?dòng)發(fā)光的。像基于結(jié)構(gòu)光的深度相機(jī)，發(fā)射出的光會(huì)生成相對(duì)隨機(jī)但又固定的斑點(diǎn)圖樣，這些光斑打在物體上后，因?yàn)榕c攝像頭距離不同，被攝像頭捕捉到的位置也不相同，之后先計(jì)算拍到的圖的斑點(diǎn)與標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)圖案在不同位置的偏移，利用攝像頭位置、傳感器大小等參數(shù)就可以計(jì)算出物體與攝像頭的距離。而我們目前的E巡機(jī)器人主要是工作在室外環(huán)境，主動(dòng)光源會(huì)受到太陽(yáng)光等條件的很大影響，所以雙目視覺(jué)這種被動(dòng)視覺(jué)方案更適合，因此我們采用的視覺(jué)方案是基于雙目視覺(jué)的。

雙目視覺(jué)的測(cè)距本質(zhì)上也是三角測(cè)距法，由于兩個(gè)攝像頭的位置不同，就像我們?nèi)说膬芍谎劬σ粯樱吹降奈矬w不一樣。兩個(gè)攝像頭看到的同一個(gè)點(diǎn)P，在成像的時(shí)候會(huì)有不同的像素位置，此時(shí)通過(guò)三角測(cè)距就可以測(cè)出這個(gè)點(diǎn)的距離。與結(jié)構(gòu)光方法不同的是，結(jié)構(gòu)光計(jì)算的點(diǎn)是主動(dòng)發(fā)出的、已知確定的，而雙目算法計(jì)算的點(diǎn)一般是利用算法抓取到的圖像特征，如SIFT或SURF特征等，這樣通過(guò)特征計(jì)算出來(lái)的是稀疏圖。

要做良好的避障，稀疏圖還是不太夠的，我們需要獲得的是稠密的點(diǎn)云圖，整個(gè)場(chǎng)景的深度信息。稠密匹配的算法大致可以分為兩類，局部算法和全局算法。局部算法使用像素局部的信息來(lái)計(jì)算其深度，而全局算法采用圖像中的所有信息進(jìn)行計(jì)算。一般來(lái)說(shuō)，局部算法的速度更快，但全局算法的精度更高。

這兩類各有很多種不同方式的具體算法實(shí)現(xiàn)。能過(guò)它們的輸出我們可以估算出整個(gè)場(chǎng)景中的深度信息，這個(gè)深度信息可以幫助我們尋找地圖場(chǎng)景中的可行走區(qū)域以及障礙物。整個(gè)的輸出類似于激光雷達(dá)輸出的3D點(diǎn)云圖，但是相比來(lái)講得到信息會(huì)更豐富，視覺(jué)同激光相比優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低很多，缺點(diǎn)也比較明顯，測(cè)量精度要差 一些，對(duì)計(jì)算能力的要求也高很多。當(dāng)然，這個(gè)精度差是相對(duì)的，在實(shí)用的過(guò)程中是完全足夠的，并且我們目前的算法在我們的平臺(tái)NVIDIA TK1和TX1上是可以做到實(shí)時(shí)運(yùn)行。

KITTI采集的圖

實(shí)際輸出的深度圖，不同的顏色代表不同的距離

在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，我們從攝像頭讀取到的是連續(xù)的視頻幀流，我們還可以通過(guò)這些幀來(lái)估計(jì)場(chǎng)景中 目標(biāo)物體的運(yùn)動(dòng)，給它們建立運(yùn)動(dòng)模型，估計(jì)和預(yù)測(cè)它們的運(yùn)動(dòng)方向、運(yùn)動(dòng)速度，這對(duì)我們實(shí)際行走、避障規(guī)劃是很有用的。

以上幾種是最常見(jiàn)的幾種傳感器 ，各有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，在真正實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，一般是綜合配置使用多種不同的傳感器 ，以最大化保證在各種不同的應(yīng)用和環(huán)境條件下，機(jī)器人都能正確感知到障礙物信息。我們公司的E巡機(jī)器人的避障方案就是以雙目視覺(jué)為主，再輔助以多種其他傳感器，保證機(jī)器人周邊360度空間立體范圍內(nèi)的障礙物都能被有效偵測(cè)到，保證機(jī)器人行走的安全性。

避障常用算法原理

在講避障算法之前，我們假定機(jī)器人已經(jīng)有了一個(gè)導(dǎo)航規(guī)劃算法對(duì)自己的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行規(guī)劃，并按照規(guī)劃的路徑行走。避障算法的任務(wù)就是在機(jī)器人執(zhí)行正常行走任務(wù)的時(shí)候，由于傳感器的輸入感知到了障礙物的存在，實(shí)時(shí)地更新目標(biāo)軌跡，繞過(guò)障礙物。

Bug算法知乎用戶無(wú)方表示

Bug算法應(yīng)該是最簡(jiǎn)單的一種避障算法了，它的基本思想是在發(fā)現(xiàn)障礙后，圍著檢測(cè)到的障礙物輪廓行走，從而繞開(kāi)它。Bug算法目前有很多變種， 比如Bug1算法，機(jī)器人首先完全地圍繞物體，然后從距目標(biāo)最短距離的點(diǎn)離開(kāi)。Bug1算法的效率很低，但可以保證機(jī)器人達(dá)到目標(biāo)。

Bug1算法示例

改進(jìn)后的Bug2算法中，機(jī)器人開(kāi)始時(shí)會(huì)跟蹤物體的輪廓，但不會(huì)完全圍繞物體一圈，當(dāng)機(jī)器人可以直接移動(dòng)至目標(biāo)時(shí)，就可以直接從障礙分離，這樣可以達(dá)到比較短的機(jī)器人行走總路徑。

Bug2算法示例

除此之外，Bug算法還有很多其他的變種， 比如正切Bug算法等等。在許多簡(jiǎn)單的場(chǎng)景中，Bug算法是實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較容易和方便的，但是它們并沒(méi)有考慮到機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)等限制，因此在更復(fù)雜的實(shí)際環(huán)境中就不是那么可靠好用了。

勢(shì)場(chǎng)法（PFM）

實(shí)際上，勢(shì)場(chǎng)法不僅僅可以用來(lái)避障，還可以用來(lái)進(jìn)行路徑的規(guī)劃。勢(shì)場(chǎng)法把機(jī)器人處理在勢(shì)場(chǎng)下的 一個(gè)點(diǎn)，隨著勢(shì)場(chǎng)而移動(dòng)，目標(biāo)表現(xiàn)為低谷值，即對(duì)機(jī)器人的吸引力，而障礙物扮演的勢(shì)場(chǎng)中的一個(gè)高峰，即斥力，所有這些力迭加于機(jī)器人身上，平滑地引導(dǎo)機(jī)器人走向目標(biāo)，同時(shí)避免碰撞已知的障礙物。當(dāng)機(jī)器人移動(dòng)過(guò)程中檢測(cè)新的障礙物，則需要更新勢(shì)場(chǎng)并重新規(guī)劃。

上面這個(gè)圖是勢(shì)場(chǎng)比較典型的示例圖，最上的圖a左上角是出發(fā)點(diǎn)，右下角是目標(biāo)點(diǎn)，中間三個(gè)方塊是障礙物。中間的圖b就是等勢(shì)位圖，圖中的每條連續(xù)的線就代表了一個(gè)等勢(shì)位的一條線，然后虛線表示的在整個(gè)勢(shì)場(chǎng)里面所規(guī)劃出來(lái)的一條路徑，我們的機(jī)器人是沿著勢(shì)場(chǎng)所指向的那個(gè)方向一直行走，可以看見(jiàn)它會(huì)繞過(guò)這個(gè)比較高的障礙物。最下面的圖，即我們整個(gè)目標(biāo)的吸引力還有我們所有障礙物產(chǎn)生的斥力最終形成的一個(gè)勢(shì)場(chǎng)效果圖，可以看到機(jī)器人從左上角的出發(fā)點(diǎn)出發(fā)，一路沿著勢(shì)場(chǎng)下降的方向達(dá)到最終的目標(biāo)點(diǎn)，而每個(gè)障礙物勢(shì)場(chǎng)表現(xiàn)出在很高的平臺(tái)，所以，它規(guī)劃出來(lái)的路徑是不會(huì)從這個(gè)障礙物上面走的。

一種擴(kuò)展的方法在基本的勢(shì)場(chǎng)上附加了了另外兩個(gè)勢(shì)場(chǎng)：轉(zhuǎn)運(yùn)勢(shì)場(chǎng)和任務(wù)勢(shì)場(chǎng)。它們額外考慮了由于機(jī)器人本身運(yùn)動(dòng)方向、運(yùn)動(dòng)速度等狀態(tài)和障礙物之間的相互影響。

轉(zhuǎn)動(dòng)勢(shì)場(chǎng)考慮了障礙與機(jī)器人的相對(duì)方位，當(dāng)機(jī)器人朝著障礙物行走時(shí)，增加斥力， 而當(dāng)平行于物體行走時(shí)，因?yàn)楹苊黠@并不會(huì)撞到障礙物，則減小斥力。任務(wù)勢(shì)場(chǎng)則排除了那些根據(jù)當(dāng)前機(jī)器人速度不會(huì)對(duì)近期勢(shì)能造成影響的障礙，因此允許規(guī)劃出 一條更為平滑的軌跡。

另外還有諧波勢(shì)場(chǎng)法等其他改進(jìn)方法。勢(shì)場(chǎng)法在理論上有諸多局限性， 比如局部最小點(diǎn)問(wèn)題，或者震蕩性的問(wèn)題，但實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中效果還是不錯(cuò)的，實(shí)現(xiàn)起來(lái)也比較容易。

向量場(chǎng)直方圖（VFH）

它執(zhí)行過(guò)程中針對(duì)移動(dòng)機(jī)器人當(dāng)前周邊環(huán)境創(chuàng)建了一個(gè)基于極坐標(biāo)表示的局部地圖，這個(gè)局部使用柵格圖的表示方法，會(huì)被最近的一些傳感器數(shù)據(jù)所更新。VFH算法產(chǎn)生的極坐標(biāo)直方圖如圖所示：

圖中x軸是以機(jī)器人為中心感知到的障礙物的角度，y軸表示在該方向存在障礙物的概率大小p。實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中會(huì)根據(jù)這個(gè)直方圖首先辨識(shí)出允許機(jī)器人通過(guò)的足夠大的所有空隙，然后對(duì)所有這些空隙計(jì)算其代價(jià)函數(shù)，最終選擇具有最低代價(jià)函數(shù)的通路通過(guò)。

代價(jià)函數(shù)受三個(gè)因素影響： 目標(biāo)方向、機(jī)器人當(dāng)前方向、之前選擇的方向，最終生成的代價(jià)是這三個(gè)因素的加權(quán)值，通過(guò)調(diào)節(jié)不同的權(quán)重可以調(diào)整機(jī)器人的選擇偏好。VFH算法也有其他的擴(kuò)展和改進(jìn)，比如在VFH+算法中，就考慮了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)的限制。由于實(shí)際底層運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的不同，機(jī)器的實(shí)際運(yùn)動(dòng)能力是受限的，比如汽車結(jié)構(gòu)，就不能隨心所欲地原地轉(zhuǎn)向等。VFH+算法會(huì)考慮障礙物對(duì)機(jī)器人實(shí)際運(yùn)動(dòng)能力下軌跡的阻擋效應(yīng)，屏蔽掉那些雖然沒(méi)有被障礙物占據(jù)但由于其阻擋實(shí)際無(wú)法達(dá)到的運(yùn)動(dòng)軌跡。我們的E巡機(jī)器人采用的是兩輪差動(dòng)驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)形式，運(yùn)動(dòng)非常靈活，實(shí)際應(yīng)用較少受到這些因素的影響。

具體可以看 一下這個(gè)圖示：

類似這樣傳統(tǒng)的避障方法還有很多，除此之外，還有許多其他的智能避障技術(shù)，比如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯等。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法對(duì)機(jī)器人從初始位置到目標(biāo)位置的整個(gè)行走路徑進(jìn)行訓(xùn)練建模，應(yīng)用的時(shí)候，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸 入為之前機(jī)器人的位姿和速度以及傳感器的輸 入，輸出期望的下一目標(biāo)或運(yùn)動(dòng)方向。

模糊邏輯方法核心是模糊控制器，需要將專家的知識(shí)或操作人員的經(jīng)驗(yàn)寫成多條模糊邏輯語(yǔ)句，以此控制機(jī)器人的避障過(guò)程。 比如這樣的模糊邏輯：第一條，若右前方較遠(yuǎn)處檢測(cè)到障礙物，則稍向左轉(zhuǎn)；第 二條，若右前方較近處檢測(cè)到障礙物，則減速并向左轉(zhuǎn)更多角度；等等。

避障過(guò)程中存在哪些問(wèn)題

傳感器失效

從原理上來(lái)講，沒(méi)有哪個(gè)傳感器是完美的，比方說(shuō)機(jī)器人面前是一塊完全透明的玻璃，那么采用紅外、激光雷達(dá)或視覺(jué)的方案，就可能因?yàn)檫@個(gè)光線直接穿過(guò)玻璃導(dǎo)致檢測(cè)失敗，這時(shí)候就需要超聲波這樣的傳感器來(lái)進(jìn)行障礙物的偵測(cè)。所以我們?cè)谡嬲龖?yīng)用的過(guò)程中，肯定都需要采取多種傳感器的結(jié)合，對(duì)不同傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行一個(gè)交叉驗(yàn)證，以及信息的融合，保證機(jī)器人能夠穩(wěn)定可靠的工作。

除此之外也有其他模式可能導(dǎo)致傳感器失效，比如超聲波測(cè)距，一般需要超聲陣列，而陣列之間的傳感器如果同時(shí)工作的話，會(huì)容易互相產(chǎn)生干擾，傳感器A發(fā)射的光波反射回來(lái)被傳感器B接收，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)錯(cuò)誤，但是如果按照順序一個(gè)個(gè)工作，由于超聲波傳感器采樣的周期相對(duì)比較長(zhǎng)，會(huì)減慢整個(gè)采集的速度，對(duì)實(shí)時(shí)避障造成影響，這就要求從硬件的結(jié)構(gòu)到算法都必須設(shè)計(jì)好，盡可能提高采樣速度，減少傳感器之間的串?dāng)_。

還有比如說(shuō)，機(jī)器人如果需要運(yùn)動(dòng)的話，一般都需要電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器，它們?cè)诠ぷ鬟^(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生電容兼容性的問(wèn)題，有可能會(huì)導(dǎo)致傳感器采集出現(xiàn)錯(cuò)誤，尤其是模擬的傳感器，所以在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中要把電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等設(shè)備、傳感器的采集部分，以及電源通信部分保持隔離，保證整個(gè)系統(tǒng)是能夠正常工作的。

算法設(shè)計(jì)

在剛剛提到的幾個(gè)算法，很多在設(shè)計(jì)的時(shí)候都并沒(méi)有完善考慮到整個(gè)移動(dòng)機(jī)器人本身運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和動(dòng)力學(xué)模型，這樣的算法規(guī)劃出來(lái)的軌跡有可能在運(yùn)動(dòng)學(xué)上是實(shí)現(xiàn)不了的，有可能在運(yùn)動(dòng)學(xué)上可以實(shí)現(xiàn)，但是控制起來(lái)非常困難，比如剛剛提到的如果一臺(tái)機(jī)器人的底盤是汽車的結(jié)構(gòu)，就不能隨心所欲地原地轉(zhuǎn)向，或者哪怕這個(gè)機(jī)器人是可以原地轉(zhuǎn)向，但是如果一下子做一個(gè)很大的機(jī)動(dòng)的話，我們的整個(gè)電機(jī)是執(zhí)行不出來(lái)的。所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候，就要優(yōu)化好機(jī)器人本身的結(jié)構(gòu)和控制，設(shè)計(jì)避障方案的時(shí)候，也要考慮到可行性的問(wèn)題。

然后在整個(gè)算法的架構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們要考慮到為了避讓或者是避免傷人或者傷了機(jī)器人本身，在執(zhí)行工作的時(shí)候，避障是優(yōu)先級(jí)比較高的任務(wù)，甚至是最高的任務(wù)，并且自身運(yùn)行的優(yōu)先級(jí)最高，對(duì)機(jī)器人的控制優(yōu)先級(jí)也要最高，同時(shí)這個(gè)算法實(shí)現(xiàn)起來(lái)速度要足夠快，這樣才能滿足我們實(shí)時(shí)性的要求。

總之，在我看來(lái)，避障在某種程度上可以看做機(jī)器人在自主導(dǎo)航規(guī)劃的一種特殊情況，相比整體全局的導(dǎo)航，它對(duì)實(shí)時(shí)性和可靠性的要求更高一些，然后，局部性和動(dòng)態(tài)性是它的一個(gè)特點(diǎn)，這是我們?cè)谠O(shè)計(jì)整個(gè)機(jī)器人硬件軟件架構(gòu)時(shí)一定要注意的。

讀者提問(wèn)：

多機(jī)協(xié)同的避障策略有哪些？

多機(jī)協(xié)同避障策略在整個(gè)SLAM方向上都還是一個(gè)在鉆研的熱點(diǎn)領(lǐng)域，單純就避障來(lái)說(shuō)，目前的方案是，當(dāng)有兩個(gè)或多個(gè)機(jī)器人協(xié)同工作的時(shí)候，每個(gè)機(jī)器人會(huì)在一個(gè)局部各自維護(hù)一個(gè)相對(duì)的動(dòng)態(tài)地圖，所有機(jī)器人共享一個(gè)相對(duì)靜態(tài)的地圖，而對(duì)于單個(gè)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，它們會(huì)各自維護(hù)一個(gè)更加動(dòng)態(tài)的地圖，這樣當(dāng)兩個(gè)機(jī)器人接近一個(gè)位置時(shí)，它們會(huì)將它們維護(hù)的動(dòng)態(tài)地圖合并起來(lái)。

這樣子有什么好處呢，比如視覺(jué)只能看到前方一個(gè)方向，這時(shí)候跟后面機(jī)器人的動(dòng)態(tài)地圖合并之后，就能看到前后整個(gè)局部的動(dòng)態(tài)信息，然后完成避障。

多機(jī)協(xié)同的關(guān)鍵在于，兩個(gè)局部地圖之間的分享，就是它們分別在整個(gè)相對(duì)靜態(tài)的全局地圖上是有一小塊一個(gè)窗口的位置，到這兩個(gè)窗口可能融合的話，會(huì)把它們?nèi)诤显谝黄穑瑫r(shí)去指導(dǎo)兩個(gè)機(jī)器人的避障。在具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，也要考慮整個(gè)信息傳輸?shù)膯?wèn)題，如果是自己本身的局部地圖，由于都是本機(jī)的運(yùn)算，速度一般都比較快，如果是兩個(gè)機(jī)器人協(xié)作的話，就要考慮到傳輸?shù)难訒r(shí)，以及帶寬的問(wèn)題。

避障有無(wú)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和指標(biāo)？

目前就我所了解業(yè)界并沒(méi)有什么統(tǒng)一的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和指標(biāo)，我們目前測(cè)試的時(shí)候會(huì)考慮這些指標(biāo)，比如在單個(gè)障礙物或是多個(gè)障礙物，障礙物是靜態(tài)的或動(dòng)態(tài)的情況下避障效果如何，以及實(shí)際規(guī)劃出的路徑完美度如何，還有這個(gè)軌跡是否平滑，符合我們觀感的效果。

當(dāng)然，這個(gè)最重要的指標(biāo)我覺(jué)得應(yīng)該避障是否失敗就是成功率的問(wèn)題，要保證這個(gè)避障不管是碰到靜態(tài)的或者是動(dòng)態(tài)的物體，然后那個(gè)物體不管是什么材質(zhì)，比如說(shuō)如果是動(dòng)態(tài)的人，我們穿什么樣的衣服會(huì)不會(huì)對(duì)整個(gè)避障功能造成影響，另外就是不同的環(huán)境又會(huì)有什么樣的影響，比如光線充足或暗淡。對(duì)于避障來(lái)說(shuō)，成功率才是最為關(guān)鍵的。

移動(dòng)機(jī)器人自主工作需要哪些傳感器？

Adept MobileRobots項(xiàng)目經(jīng)理Seth Allen認(rèn)為，地面機(jī)器人系統(tǒng)必須常常處理"枯燥、骯臟、危險(xiǎn)"的工作。換言之，機(jī)器人系統(tǒng)通常用于人工介入成本過(guò)高、危險(xiǎn)過(guò)大或者效率過(guò)低的任務(wù)。在許多情況下，機(jī)器人平臺(tái)的自主工作能力是一項(xiàng)極為重要的特性，即通過(guò)導(dǎo)航系統(tǒng)來(lái)監(jiān)視并控制機(jī)器人從一個(gè)位置移到下一位置的運(yùn)動(dòng)。管理位置和運(yùn)動(dòng)時(shí)的精度是實(shí)現(xiàn)高效自主工作的關(guān)鍵因素，MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))陀螺儀可提供反饋檢測(cè)機(jī)制， 對(duì)優(yōu)化導(dǎo)航系統(tǒng)性能非常有用。圖1中所示的Seekur機(jī)器人系統(tǒng)就是一個(gè)采用先進(jìn)MEMS器件來(lái)改善導(dǎo)航性能的自主系統(tǒng)。

正向控制

機(jī)器人本體命令,即主要誤差信號(hào), 代表軌跡規(guī)劃器提供的行程計(jì)劃與反饋檢測(cè)系統(tǒng)提供的行程進(jìn)度更新信息之間的差異。這些信號(hào)被饋入逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)系統(tǒng)，后者將機(jī)器人本體命令轉(zhuǎn)換成每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向和速度配置文件。這些配置文件使用阿克曼轉(zhuǎn)向關(guān)系,進(jìn)行計(jì)算，整合了輪胎直徑、表面接觸面積、間距和其他重要幾何特性。利用阿克曼轉(zhuǎn)向原理和關(guān)系，上述機(jī)器人平臺(tái)可創(chuàng)建以電子方式鏈接的轉(zhuǎn)向角度配置文件，類似于許多汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中使用的機(jī)械齒輪-齒條系統(tǒng)。由于這些關(guān)系是以遠(yuǎn)程方式整合在一起的，不需要以機(jī)械方式鏈接車軸，因而有助于最大程度減小磨擦和輪胎滑移，減少輪胎磨損和能量損耗，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的機(jī)械鏈接無(wú)法完成的運(yùn)動(dòng)。

車輪驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

每個(gè)車輪均有一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸，通過(guò)變速箱以機(jī)械方式連接至驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，同時(shí)通過(guò)另一個(gè)變速箱耦合至光學(xué)編碼器，即測(cè)程反饋系統(tǒng)的輸入端。轉(zhuǎn)向軸 將車軸耦合至另一伺服馬達(dá)，該馬達(dá)負(fù)責(zé)確立車輪的轉(zhuǎn)向角度。轉(zhuǎn)向軸還將通過(guò)變速箱耦合至第二個(gè)光學(xué)編碼器，也即測(cè)程反饋系統(tǒng)的另一個(gè)輸入端。

反饋檢測(cè)和控制

導(dǎo)航系統(tǒng)使用一個(gè)增強(qiáng)的Kalman filter3，通過(guò)結(jié)合多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)來(lái)估算行程圖上機(jī)器人的姿態(tài)。Seekur上的測(cè)程數(shù)據(jù)從車輪牽引和轉(zhuǎn)向編碼器（提供轉(zhuǎn)換）和MEMS陀螺儀（提供旋轉(zhuǎn)）獲得。

測(cè)程

測(cè)程反饋系統(tǒng)利用光學(xué)編碼器對(duì)驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向軸旋轉(zhuǎn)的測(cè)量結(jié)果來(lái)估算機(jī)器人的位置、駛向和速度。在光學(xué)編碼器中，用一個(gè)碟片阻擋內(nèi)部光源，或者通過(guò)數(shù)千個(gè)微小窗口讓光源照射在光傳感器上。碟片旋轉(zhuǎn)時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生一系列電脈沖，這些脈沖通常被饋入計(jì)數(shù)器電路。每旋轉(zhuǎn)一圈的計(jì)數(shù)次數(shù)等于碟片內(nèi)的槽孔數(shù)目，因此可從編碼器電路的脈沖計(jì)數(shù)計(jì)算旋轉(zhuǎn)數(shù)（包括小數(shù)）。圖4提供了將驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)換成線性位移 (位置) 變化的圖形參考和關(guān)系。

位置檢測(cè)

Seekur系統(tǒng)使用多種距離傳感器。對(duì)于室內(nèi)應(yīng)用，該系統(tǒng)采用270°激光掃描器為其環(huán)境構(gòu)建映射圖。激光系統(tǒng)通過(guò)能量返回模式和信號(hào)返回時(shí)間測(cè)量物體形狀、尺寸及與激光源的距離。在映射模式中，激光系統(tǒng)通過(guò)將工作區(qū)內(nèi)多個(gè)不同位置的掃描結(jié)果組合，描述工作區(qū)特性（圖5）。這樣便產(chǎn)生了物體位置、尺寸和形狀的映射圖，作為運(yùn)行時(shí)掃描的參考。激光掃描器功能結(jié)合映射信息使用時(shí)，可提供精確的位置信息。該功能如果單獨(dú)使用，會(huì)存在一定限制，包括掃描時(shí)需要停機(jī)以及無(wú)法處理環(huán)境變化等等。在倉(cāng)庫(kù)環(huán)境中，人員、叉車、托盤搬運(yùn)車及許多其他物體常常會(huì)改變位置，這可能影響到達(dá)目的地的速度，以及到達(dá)正確目的地的精度。

MEMS 角速率檢測(cè)

Seekur系統(tǒng)使用的MEMS陀螺儀可直接測(cè)量Seekur關(guān)于偏航（垂直）軸的旋轉(zhuǎn)速率，該軸在Seekur導(dǎo)航參考坐標(biāo)系內(nèi)與地球表面垂直。用于計(jì)算相對(duì)駛向的數(shù)學(xué)關(guān)系式是固定時(shí)間內(nèi)(t1 至t2)角速率測(cè)量結(jié)果的簡(jiǎn)單積分。

倉(cāng)庫(kù)庫(kù)存交貨

倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)化系統(tǒng)目前使用叉車和傳送帶系統(tǒng)移動(dòng)材料，以管理庫(kù)存并滿足需求。叉車需要直接人為控制，而傳送帶系統(tǒng)則需要定期維護(hù)。為了最大化倉(cāng)庫(kù)價(jià)值，許多倉(cāng)庫(kù)正在進(jìn)行重新配置，從而為自主機(jī)器人平臺(tái)的應(yīng)用敞開(kāi)了大門。一組機(jī)器人僅需要更改軟件、對(duì)機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行再培訓(xùn)就能適應(yīng)新任務(wù)，完全不需要實(shí)施大量工程作業(yè)來(lái)改造叉車和傳送帶系統(tǒng)。倉(cāng)庫(kù)交貨系統(tǒng)中的關(guān)鍵性能要求是機(jī)器人必須能夠保持行程模式的一致性，可在有障礙物移動(dòng)的動(dòng)態(tài)環(huán)境下安全執(zhí)行機(jī)動(dòng)動(dòng)作，并且保證人員安全。為了說(shuō)明在此類應(yīng)用中MEMS陀螺儀反饋對(duì)Seekur的價(jià)值，Adept MobileRobots用實(shí)驗(yàn)方式分別展示了在不使用（圖8）和使用（圖9）MEMS陀螺儀反饋的情況下，Seekur保持重復(fù)路徑的能力。應(yīng)注意，為了研究MEMS陀螺儀反饋的影響，該實(shí)驗(yàn)未采用GPS或激光掃描校正。

補(bǔ)給品護(hù)送

目前美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)在提案中仍強(qiáng)調(diào)更多地利用機(jī)器人技術(shù)來(lái)提升軍力。補(bǔ)給品護(hù)送便是這類應(yīng)用的一個(gè)范例，此時(shí)軍事護(hù)送隊(duì)伍暴露于敵方威脅之下，同時(shí)不得不按可預(yù)測(cè)的模式緩慢移動(dòng)。精確導(dǎo)航讓機(jī)器人（如Seekur）可在補(bǔ)給品護(hù)送方面承擔(dān)更多責(zé)任，減少途中人員的安全威脅。一個(gè)關(guān)鍵性能指標(biāo)是對(duì)GPS中斷情況的管理能力，此時(shí)MEMS陀螺儀駛向反饋特別有用。最新Seekur導(dǎo)航技術(shù)正是針對(duì)這一環(huán)境而開(kāi)發(fā)的，它使用MEMS慣性測(cè)量單元(IMUs)6提高了精度，并且能在未來(lái)不斷采納地形管理和其他功能領(lǐng)域的新技術(shù)成果。為了測(cè)試該系統(tǒng)在使用和不使用IMU時(shí)的定位性能，對(duì)室外路徑誤差進(jìn)行了記錄和分析。圖10比較了僅使用測(cè)程法時(shí)相對(duì)于真實(shí)路徑（源自GPS）的誤差與在卡爾曼濾波器內(nèi)結(jié)合使用測(cè)程法與IMU時(shí)的誤差。后者的位置精度是前者的近15倍。

機(jī)器人傳感器分類與國(guó)內(nèi)外廠商盤點(diǎn)

傳感器（Sensor）是一種常見(jiàn)的卻又很重要的器件，它是感受規(guī)定的被測(cè)量的各種量并按一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)換為有用信號(hào)的器件或裝置。隨著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)器人不再只是那個(gè)搬運(yùn)重物的工具，傳感器技術(shù)的應(yīng)用，讓工業(yè)機(jī)器人變得智能了許多，傳感器為機(jī)器人增加了感覺(jué)，為機(jī)器人高精度智能化的工作提供了基礎(chǔ)。接下來(lái)，小編與你一起盤點(diǎn)國(guó)內(nèi)外機(jī)器人傳感器廠商和發(fā)展現(xiàn)狀。

國(guó)外機(jī)器人傳感器代表廠家和發(fā)展現(xiàn)狀

恩智浦（飛思卡爾）

恩智浦半導(dǎo)體(NXPSemiconductors)是全球前十大半導(dǎo)體公司，創(chuàng)立于2006年，先前由飛利浦于50多年前所創(chuàng)立。

飛思卡爾半導(dǎo)體(Freescale Semiconductor)是全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司，全球總部位于美國(guó)德州的奧斯汀市。專注于嵌入式處理解決方案。飛思卡爾面向汽車、網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)和消費(fèi)電子市場(chǎng)，提供的技術(shù)包括微處理器、微控制器、傳感器、模擬集成電路和連接。飛思卡爾的一些主要應(yīng)用和終端市場(chǎng)包括汽車安全、混合動(dòng)力和全電動(dòng)汽車、下一代無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施、智能能源管理、便攜式醫(yī)療器件、消費(fèi)電器以及智能移動(dòng)器件等。在全世界擁有多家設(shè)計(jì)、研發(fā)、制造和銷售機(jī)構(gòu)。

博通

Broadcom Corporation （博通公司）（Nasdaq：BRCM）是全球領(lǐng)先的有線和無(wú)線通信 半導(dǎo)體公司。其產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)向家庭、 辦公室和移動(dòng)環(huán)境以及在這些環(huán)境中傳遞語(yǔ)音、 數(shù)據(jù)和多媒體。 Broadcom 為計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、數(shù)字娛樂(lè)和寬帶 接入產(chǎn)品以及移動(dòng)設(shè)備的制造商提供業(yè)界最廣泛的、 一流的片上系統(tǒng)和軟件解決方案。

意法半導(dǎo)體

意法半導(dǎo)體的傳感器產(chǎn)品包括MEMS（微機(jī)電傳感器，包括加速度計(jì)、陀螺儀、數(shù)字羅盤、慣性模塊、壓力傳感器、濕度傳感器和麥克風(fēng)）、智能傳感器、Sensor Hub、溫度傳感器和觸摸傳感器。

羅姆

羅姆(ROHM)株式會(huì)社是全球最知名的半導(dǎo)體廠商之一，日前開(kāi)發(fā)出“擁有業(yè)界最快trr性能的功率MOSFET”產(chǎn)品PrestoMOS R60xxMNx系列。通過(guò)優(yōu)化ROHM獨(dú)有的芯片結(jié)構(gòu)，在保持PrestoMOS“高速trr性能”特征的基礎(chǔ)上，成功地使Ron和Qg值顯著降低。由此，在變頻空調(diào)等電機(jī)驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用中，輕負(fù)載時(shí)的功率損耗與以往的IGBT相比，降低約56%，節(jié)能效果非常明顯。

羅姆（Rohm）也為蘋果供應(yīng)傳感器及其他電子元件，有15家主力工廠，2家在中國(guó)（大連、天津），8家在日本，2家在韓國(guó)，馬來(lái)西亞、泰國(guó)、菲律賓各有1家。

德州儀器

美國(guó)德州儀器公司（英語(yǔ)：Texas Instruments，簡(jiǎn)稱：TI），是世界上最大的模擬電路技術(shù)部件制造商，全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體跨國(guó)公司，以開(kāi)發(fā)、制造、銷售半導(dǎo)體和計(jì)算機(jī)技術(shù)聞名于世，主要從事創(chuàng)新型數(shù)字信號(hào)處理與模擬電路方面的研究、制造和銷售。除半導(dǎo)體業(yè)務(wù)外，還提供包括傳感與控制、教育產(chǎn)品和數(shù)字光源處理解決方案。德州儀器（TI）總部位于美國(guó)德克薩斯州的達(dá)拉斯，并在25多個(gè)國(guó)家設(shè)有制造、設(shè)計(jì)或銷售機(jī)構(gòu)。

國(guó)內(nèi)十大機(jī)器人傳感器公司

美新半導(dǎo)體

美新半導(dǎo)體有限公司是一家從事制造、研發(fā)和銷售微電子機(jī)械集成（MEMS，IC）科技芯片的半電子機(jī)械集成（MEMS，IC）科技芯片的半導(dǎo)體企業(yè)導(dǎo)體企業(yè)。美新公司是全球首家將微機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）和混合信號(hào)處理電路集成于單一芯片的慣性傳感器公司。通過(guò)結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)CMOS流程，美新公司已經(jīng)成功生產(chǎn)出20多種更低成本、更高性能并處于世界領(lǐng)先水平的加速度傳感器。

矽創(chuàng)電子（***）

矽創(chuàng)電子1998年於***新竹創(chuàng)立，是以液晶驅(qū)動(dòng)功能為技術(shù)核心的IC設(shè)計(jì)公司，專注於研發(fā)、設(shè)計(jì)及銷售積體電路產(chǎn)品，包括資訊相關(guān)晶片、消費(fèi)電子晶片以及系統(tǒng)應(yīng)用完整方案的提供。

MCUBE（***）

從智能手機(jī)和平板電腦到智能服裝和可穿戴設(shè)備，mCube正在實(shí)現(xiàn)一個(gè)名為“移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)”的新時(shí)代，日常物品和設(shè)備可以在日常物體和設(shè)備上測(cè)量，監(jiān)控和分析空間中的運(yùn)動(dòng)和環(huán)境，產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)和洞察力。 作為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的提供商，mCube希望將MEMS運(yùn)動(dòng)傳感器放在任何移動(dòng)的位置，使其易于連接日常事物，改變消費(fèi)者的生活方式和企業(yè)運(yùn)作方式。

歌爾聲學(xué)

歌爾聲學(xué)股份有限公司是國(guó)家高新技術(shù)企業(yè) ，2008年5月在深圳證券交易所成功上市 。2013年，公司年銷售收入超過(guò)100億元 ，凈利潤(rùn)增長(zhǎng)44% 。公司主要為全球頂級(jí)廠商提供產(chǎn)品與服務(wù)，客戶涵蓋三星、蘋果、LG、松下、索尼、谷歌、微軟、繽特力、思科等 。在微型麥克風(fēng)領(lǐng)域，歌爾市場(chǎng)占有率居世界同行業(yè)之首 ；藍(lán)牙耳機(jī)ODM業(yè)務(wù)和3D眼鏡業(yè)務(wù)量均居世界第一 ；在微型揚(yáng)聲器/受話器領(lǐng)域，歌爾居國(guó)內(nèi)同行業(yè)第二名、國(guó)際第三名 。

元芯公司

北京青鳥元芯微系統(tǒng)科技有限責(zé)任公司是目前國(guó)內(nèi)第一家采用MEMS技術(shù)批量生產(chǎn)微型傳感器的高科技企業(yè)。公司以"北京大學(xué)微電子學(xué)研究院"和"微米/納米加工技術(shù)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室"為技術(shù)依托，專門從事各種微型傳感器的研發(fā)和生產(chǎn)。

華潤(rùn)半導(dǎo)體

華潤(rùn)上華是一家領(lǐng)先的純模擬晶圓專工企業(yè)，于1997年在中國(guó)開(kāi)創(chuàng)開(kāi)放式晶圓代工業(yè)務(wù)模式的先河，為無(wú)生產(chǎn)線設(shè)計(jì)公司及集成設(shè)備制造商提供廣泛的制造服務(wù)。公司采用0.11微米至0.5微米的生產(chǎn)技術(shù)制造集成電路及功率分立器件。華潤(rùn)上華的集成電路和功率器件被廣泛應(yīng)用于消費(fèi)類電子、通信器件、個(gè)人電腦、汽車電子和工業(yè)類產(chǎn)品等終端市場(chǎng)。華潤(rùn)上華科技有限公司在英屬維爾京群島注冊(cè)成立，是華潤(rùn)微電子有限公司的全資附屬公司。

盾安環(huán)境

2001年11月26日，經(jīng)浙江省人民政府企業(yè)上市工作領(lǐng)導(dǎo)小組浙上市200199號(hào)文批準(zhǔn)，浙江盾安三尚機(jī)電有限公司依法整體變更設(shè)立浙江盾安人工環(huán)境設(shè)備股份有限公司。2001年12月19日，公司在浙江省工商行政管理局登記注冊(cè)，法定代表人為葛亞飛，注冊(cè)資本43,181,865 元人民幣。

廣微機(jī)電

廣微與國(guó)內(nèi)外著名水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀器制造商緊密合作，為廣大污染源在線監(jiān)測(cè)用戶提供全系列在線監(jiān)測(cè)儀器，并提供從排放口改造、水樣采集及預(yù)處理、在線監(jiān)測(cè)儀器安裝調(diào)試到數(shù)據(jù)采集及通訊、監(jiān)測(cè)中心管理等污染源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體解決方案和服務(wù)實(shí)施。同時(shí)我們針對(duì)各企業(yè)實(shí)際需求，提供便攜式分析儀、實(shí)驗(yàn)室分析儀及實(shí)驗(yàn)室成套設(shè)備。

敏芯微電子

蘇州敏芯微電子技術(shù)有限公司成立于2007年，是中國(guó)國(guó)內(nèi)最早成立的MEMS研發(fā)公司之一。由專業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)投資公司投資，并完全商業(yè)化運(yùn)作。管理團(tuán)隊(duì)具有深厚的半導(dǎo)體及MEMS產(chǎn)業(yè)背景，核心技術(shù)團(tuán)隊(duì)有在國(guó)內(nèi)外頂尖大學(xué)微電子實(shí)驗(yàn)室從事MEMS與集成電路（IC）技術(shù)研究的寶貴經(jīng)驗(yàn)。已申請(qǐng)和在申請(qǐng)專利累計(jì)已達(dá)70多項(xiàng)，擁有數(shù)項(xiàng)涉及MEMS關(guān)鍵技術(shù)的突破性發(fā)明和世界級(jí)科研成果。

宏發(fā)股份

宏發(fā)擁有三十年的繼電器研發(fā)和制造經(jīng)驗(yàn)，致力于以繼電器產(chǎn)業(yè)鏈為基礎(chǔ)的產(chǎn)品研發(fā)與技術(shù)創(chuàng)新。宏發(fā)技術(shù)中心是國(guó)家級(jí)企業(yè)技術(shù)中心，目前擁有繼電器行業(yè)頂尖技術(shù)人才組成的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，承擔(dān)了多項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制定和多項(xiàng)國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目的實(shí)施，也是國(guó)內(nèi)繼電器行業(yè)唯一同時(shí)擁有博士后工作站和院士專家工作站的企業(yè)。

機(jī)器人傳感器分類

根據(jù)檢測(cè)對(duì)象的不同可分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器。內(nèi)部傳感器主要用來(lái)檢測(cè)機(jī)器人本身狀態(tài)（如手臂間角度），多為檢測(cè)位置和角度的傳感器。

外部傳感器主要用來(lái)檢測(cè)機(jī)器人所處環(huán)境（如是什么物體，離物體的距離有多遠(yuǎn)等）及狀況（如抓取的物體是否滑落）的傳感器。具體有物體識(shí)別傳感器、物體探傷傳感器、接近覺(jué)傳感器、距離傳感器、力覺(jué)傳感器，聽(tīng)覺(jué)傳感器等。

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二維視覺(jué)傳感器

二維視覺(jué)傳感器主要就是一個(gè)攝像頭，它可以完成物體運(yùn)動(dòng)的檢測(cè)以及定位等功能，二維視覺(jué)傳感器已經(jīng)出現(xiàn)了很長(zhǎng)時(shí)間，許多智能相機(jī)可以配合協(xié)調(diào)工業(yè)機(jī)器人的行動(dòng)路線，根據(jù)接收到的信息對(duì)機(jī)器人的行為進(jìn)行調(diào)整。

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三維視覺(jué)傳感器

最近三維視覺(jué)傳感器逐漸興起，三維視覺(jué)系統(tǒng)必須具備兩個(gè)攝像機(jī)在不同角度進(jìn)行拍攝，這樣物體的三維模型可以被檢測(cè)識(shí)別出來(lái)。相比于二維視覺(jué)系統(tǒng)，三維傳感器可以更加直觀的展現(xiàn)事物。

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力扭矩傳感器

力扭矩傳感器是一種可以讓機(jī)器人知道力的傳感器，可以對(duì)機(jī)器人手臂上的力進(jìn)行監(jiān)控，根據(jù)數(shù)據(jù)分析，對(duì)機(jī)器人接下來(lái)行為作出指導(dǎo)。

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碰撞檢測(cè)傳感器

工業(yè)機(jī)器人尤其是協(xié)作機(jī)器人最大的要求就是安全，要營(yíng)造一個(gè)安全的工作環(huán)境，就必須讓機(jī)器人識(shí)別什么事不安全。一個(gè)碰撞傳感器的使用，可以讓機(jī)器人理解自己碰到了什么東西，并且發(fā)送一個(gè)信號(hào)暫?；蛘咄Ｖ箼C(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。

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安全傳感器

與上面的碰撞檢測(cè)傳感器不同，使用安全傳感器可以讓工業(yè)機(jī)器人感覺(jué)到周圍存在的物體，安全傳感器的存在，避免機(jī)器人與其他物體發(fā)生碰撞。

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電磁傳感器

現(xiàn)代的磁旋轉(zhuǎn)傳感器主要包括有四相傳感器和單相傳感器。在工作過(guò)程中，四相差動(dòng)旋轉(zhuǎn)傳感器用一對(duì)檢測(cè)單元實(shí)現(xiàn)差動(dòng)檢測(cè)，另一對(duì)實(shí)現(xiàn)倒差動(dòng)檢測(cè)。這樣，四相傳感器的檢測(cè)能力是單元件的四倍。而二元件的單相旋轉(zhuǎn)傳感器也有自己的優(yōu)點(diǎn)，也就是小巧可靠的特點(diǎn)，并且輸出信號(hào)大，能檢測(cè)低速運(yùn)動(dòng)，抗環(huán)境影響和抗噪聲能力強(qiáng)，成本低。因此單相傳感器也將有很好的市場(chǎng)。

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光纖傳感器

光纖傳感器是最近幾年出現(xiàn)的新技術(shù)，可以用來(lái)測(cè)量多種物理量，比如聲場(chǎng)、電場(chǎng)、壓力、溫度、角速度、加速度等，還可以完成現(xiàn)有測(cè)量技術(shù)難以完成的測(cè)量任務(wù)。在狹小的空間里，在強(qiáng)電磁干擾和高電壓的環(huán)境里，光纖傳感器都顯示出了獨(dú)特的能力。目前光纖傳感器已經(jīng)有70多種，大致上分成光纖自身傳感器和利用光纖的傳感器。

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仿生傳感器

仿生傳感器，是一種采用新的檢測(cè)原理的新型傳感器，它采用固定化的細(xì)胞、酶或者其他生物活性物質(zhì)與換能器相配合組成傳感器。這種傳感器是近年來(lái)生物醫(yī)學(xué)和電子學(xué)、工程學(xué)相互滲透而發(fā)展起來(lái)的一種新型的信息技術(shù)。這種傳感器的特點(diǎn)是機(jī)能高、壽命長(zhǎng)。在仿生傳感器中，比較常用的是生體模擬的傳感器。

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紅外傳感器

紅外系統(tǒng)的核心是紅外探測(cè)器，按照探測(cè)的機(jī)理的不同，可以分為熱探測(cè)器和光子探測(cè)器兩大類。熱探測(cè)器是利用輻射熱效應(yīng)，使探測(cè)元件接收到輻射能后引起溫度升高，進(jìn)而使探測(cè)器中依賴于溫度的性能發(fā)生變化。檢測(cè)其中某一性能的變化，便可探測(cè)出輻射。多數(shù)情況下是通過(guò)熱電變化來(lái)探測(cè)輻射的。當(dāng)元件接收輻射，引起非電量的物理變化時(shí)，可以通過(guò)適當(dāng)?shù)淖儞Q后測(cè)量相應(yīng)的電量變化。

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壓力傳感器

壓電傳感器主要應(yīng)用在加速度、壓力和力等的測(cè)量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計(jì)。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)異的特點(diǎn)。壓電式加速度傳感器在飛機(jī)、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動(dòng)和沖擊測(cè)量中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，特別壓電傳感器的外形是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位。