序論：寫作是一種深度的自我表達(dá)。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來了一篇機(jī)器人感覺信息處理技術(shù)研究范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

０引言

機(jī)器人是集機(jī)械工程、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和人工智能技術(shù)等學(xué)科的最新技術(shù)產(chǎn)物，代表了機(jī)電一體化技術(shù)的最高成就，是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的研究熱點(diǎn)之一［１］。機(jī)器人是廣泛用于社會發(fā)展各個(gè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器裝置，具有一定的自動性，可依靠自身的動力能源和控制能力實(shí)現(xiàn)各種操作功能，目前被廣泛應(yīng)用于電子、物流、化工、農(nóng)業(yè)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。如在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)業(yè)機(jī)器人是一種可由不同程序軟件控制，以適應(yīng)各種作業(yè)，能感覺并適應(yīng)作物種類或環(huán)境變化，有信息自動檢測（如視覺、觸覺和聽覺等）和自動控制等人工智能的新一代無人自動操作機(jī)械。目前，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，已經(jīng)研發(fā)出施肥機(jī)器人、除草機(jī)器人、采摘機(jī)器人、分揀機(jī)器人等。進(jìn)入２１世紀(jì)后，新型多功能農(nóng)業(yè)機(jī)器人得到日益廣泛應(yīng)用，智能化機(jī)器人也會在廣闊的田野上越來越多地代替手工完成各種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動，第二次農(nóng)業(yè)革命將深入發(fā)展［２］。區(qū)別于工業(yè)機(jī)器人，是一種新型多功能農(nóng)業(yè)機(jī)械。農(nóng)業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)勞動方式，提高了生產(chǎn)力，促進(jìn)了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展與轉(zhuǎn)型。機(jī)器人身上安裝了許多傳感器接收外部信息，目前常見的機(jī)器人傳感器主要包括視覺傳感器、觸覺傳感器、位移傳感器、氣敏傳感器、光敏傳感器和聲敏傳感器等，外界信息由傳感器傳給機(jī)器人體內(nèi)的計(jì)算機(jī)，將相關(guān)信息處理后，機(jī)器人就會像人類一樣擁有各種感覺，如聽覺、觸覺和視覺，比如機(jī)器人有距離的感覺，有力氣大小的感覺，能識別物體和顏色，能感知外界溫度變化等［３］。

１機(jī)器人的基本概念與結(jié)構(gòu)

１．１機(jī)器人的概念在第一屆機(jī)器人學(xué)術(shù)會議中給出了機(jī)器人的基本概念與定義，機(jī)器人是一種具有移動性、個(gè)體性、智能型、通用性、信息性、柔性的機(jī)器，機(jī)器人的基本三要素為腦、手、腳，配備有非接觸傳感器和接觸傳感器［４］。

１．２機(jī)器人的基本特征與應(yīng)用優(yōu)勢１）機(jī)器人是模仿人或者動物肢體運(yùn)動的機(jī)器，能夠像人一樣使用工具和機(jī)械，能夠?qū)崿F(xiàn)三維空間的運(yùn)動。２）機(jī)器人具有智力和判別能力，可以直接對外界工作。３）能夠高強(qiáng)度、持久性地在各種生產(chǎn)和工作環(huán)境中從事單調(diào)重復(fù)的勞動，使人類從單一、枯燥和繁重的勞動中解放出來。４）對各種工作環(huán)境有很強(qiáng)的適應(yīng)能力，能夠代替人從事危險(xiǎn)工作。５）具有廣泛的通用性，既能夠滿足大批量生產(chǎn)需要，又能滿足靈活多變的小批量生產(chǎn)作業(yè)。６）具有獨(dú)特的柔性，可以通過軟件調(diào)整等手段加工多種零件。７）動作準(zhǔn)確性高，可以保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。８）能夠顯著提高生產(chǎn)率和大幅度降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本。

１．３機(jī)器人的機(jī)構(gòu)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)主要包括機(jī)器人的關(guān)節(jié)、自由度和驅(qū)動數(shù)。機(jī)器人的重要特征是在三維空間運(yùn)動的空間結(jié)構(gòu)。空間結(jié)構(gòu)主要包括并聯(lián)機(jī)構(gòu)、串聯(lián)機(jī)構(gòu)和串聯(lián)并聯(lián)混合機(jī)構(gòu)，空間結(jié)構(gòu)主要由低副機(jī)構(gòu)組成。常見的低副機(jī)構(gòu)主要包括轉(zhuǎn)動副、移動副、螺旋副、圓柱副等。轉(zhuǎn)動副、移動副、螺旋副為基本的低副機(jī)構(gòu)，其自由度ｄ＝１。各種低副機(jī)構(gòu)和自由度ｄ及用多個(gè)單自由度等效的形式如表１所示。

２機(jī)器人感覺信息核心技術(shù)

２．１內(nèi)部傳感器機(jī)器人內(nèi)部傳感器可以按照一定規(guī)律實(shí)現(xiàn)信號檢測，并將檢測信息，如物理信號、化學(xué)信號和生物信號等，通過變送器變換為另一種物理量，通常為電壓或者電流。

２．１．１位移（角度）傳感器位移（角度）傳感器主要用于檢測機(jī)器人的直線運(yùn)動（角運(yùn)動）。位移傳感器主要分為電阻式、電感式、電容式和編碼器等。

２．１．２測速發(fā)電機(jī)測速發(fā)電機(jī)主要是利用發(fā)電機(jī)原理測定速度。按照其構(gòu)造可以分為直流測速發(fā)電機(jī)、交流測速發(fā)電機(jī)和感應(yīng)式交流測速發(fā)電機(jī)。

２．１．３光學(xué)編碼器光學(xué)編碼器是機(jī)器人關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)中常用的一種檢測裝置，其本質(zhì)是一種量化式的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，將機(jī)械運(yùn)動過程中的轉(zhuǎn)角值或者運(yùn)動位移轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖，一般分為增量式和絕對式兩種。增量式光學(xué)編碼器是在編碼盤上，其讀數(shù)起始點(diǎn)是不固定的，從讀數(shù)起始點(diǎn)開始，將機(jī)器人運(yùn)動的位移量進(jìn)行累計(jì)檢測，所以只能檢測數(shù)值的增量。絕對式光學(xué)編碼器的讀數(shù)起始點(diǎn)是固定的，可以同時(shí)檢測機(jī)器人的位移初始量和增量。

２．２觸覺傳感器機(jī)器人的觸覺主要是獲取接觸信息，如壓力信息、滑覺信息等。觸覺信息一般分為點(diǎn)信息識別、平面信息識別和空間信息識別（圖２）。１）接觸傳感器主要是當(dāng)規(guī)定的位移或者作用力作用到可動部分時(shí)，基礎(chǔ)開關(guān)接通或者斷開，并發(fā)出相應(yīng)的信號。主要為單向微動開關(guān)。２）非接觸開關(guān)，又被稱為接近開關(guān)，主要包括高頻振蕩式、磁感應(yīng)式、電容感應(yīng)式、超聲波式、氣動式、光纖式等多種接近開關(guān)。３）觸須傳感器，主要是由須狀觸頭及其檢測部件組成。觸頭主要由一定長度的柔性軟條絲構(gòu)成，與接觸物體所產(chǎn)生的彎曲由在根部的檢測單元檢測。觸須傳感器的主要功能是識別接近的物體，用于確認(rèn)所設(shè)定的動作結(jié)束，并根據(jù)接觸發(fā)出相關(guān)回避信號確定搜索物體是否存在。

２．３力覺傳感器力和力矩傳感器主要適用于檢測機(jī)器人內(nèi)部或者外部環(huán)境之間的相互作用力。力不是直接測量的物理量，主要是通過其他物理量間接測量。其測量方式主要如下：１）通過檢測相關(guān)物體的彈性變形測量力，如應(yīng)變片、彈簧的變形等；２）通過檢測物體壓電效應(yīng)測定；３）通過檢測物體壓磁效應(yīng)測定；４）對于速度傳感器、液壓馬達(dá)驅(qū)動等設(shè)備，可以通過檢測電動機(jī)電流和液壓馬達(dá)油壓等方式測量力。

２．４視覺傳感器機(jī)器人視覺系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)與組成如圖３所示。機(jī)器人視覺系統(tǒng)類似于人的視覺信息系統(tǒng)，主要包括圖像傳感器、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)處理技術(shù)等。其主要工作過程是基于視覺傳感器獲取圖像信息，通過視覺處理器對圖像進(jìn)行處理與分析，得到相關(guān)圖像的描述，并根據(jù)特定的任務(wù)提供有效信息，進(jìn)而指導(dǎo)機(jī)器人進(jìn)行相關(guān)動作。

３多傳感器信息融合技術(shù)

多傳感器信息融合（ＭＳＩＦ）是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將來自多傳感器或多源的信息和數(shù)據(jù)，在一定的準(zhǔn)則下加以自動分析和綜合，以完成所需要的決策和估計(jì)而進(jìn)行的信息處理過程。多傳感器信息融合是用于包含處于不同位置的多個(gè)或者多種傳感器的信息處理技術(shù)。隨著傳感器應(yīng)用技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)和工業(yè)化控制技術(shù)的發(fā)展成熟，多傳感器信息融合技術(shù)已形成一門熱門新興學(xué)科和技術(shù)。我國對多傳感器信息融合技術(shù)的研究已經(jīng)應(yīng)用于信息的定位和識別等工程領(lǐng)域。以農(nóng)業(yè)機(jī)器人為例，分析多傳感器信息融合技術(shù)的主要應(yīng)用案例如表２所示。

４結(jié)論

機(jī)器人是集機(jī)械工程、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和人工智能技術(shù)等學(xué)科的最新技術(shù)產(chǎn)物，是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的研究熱點(diǎn)之一，被廣泛應(yīng)用于電子、物流、化工、農(nóng)業(yè)和醫(yī)學(xué)等各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域之中。本研究基于機(jī)器人基本結(jié)構(gòu)與工作原理，開展機(jī)器人感覺信息系統(tǒng)的研究，系統(tǒng)論述了機(jī)器人的感覺信息核心技術(shù)。研究結(jié)果以期為機(jī)器人感覺信息處理技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供新的思路。

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作者:張衛(wèi)東 單位:定西中醫(yī)藥科技中等專業(yè)學(xué)校