感測技術和機器人之間那點事

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隨著自動駕駛、工業4.0、智慧醫療的風潮，汽車、工業、醫療三大新興市場的感測器應用得以快速成長。特別是在工業設備自動控制應用中，感測器是自動控制系統的耳目。

目前普通類型感測器應用已經非常廣泛，特別是工業生產中各種環節都非常需要感測器，主要是用於生產環節的監控，可以有效採集各個生產環節數據，並及時反饋給控制中心，以便對異常環節進行干預處理，以保證工業生產的正常進行。

機器人身上應用的感測器

根據檢測對象的不同可分為內部感測器和外部感測器。內部感測器主要用來檢測機器人本身狀態(如手臂間角度)，多為檢測位置和角度的感測器。外部感測器主要用來檢測機器人所處環境(如是什麼物體，離物體的距離有多遠等)及狀況(如抓取的物體是否滑落)的感測器。

現在我們來看看常用的機器人感測器有哪些吧：

二維視覺感測器：二維視覺感測器主要就是一個攝像頭，它可以完成物體運動的檢測以及定位等功能，二維視覺感測器已經出現了很長時間，許多智能相機可以配合協調工業機器人的行動路線，根據接收到的信息對機器人的行為進行調整。

三維視覺感測器：最近三維視覺感測器逐漸興起，三維視覺系統必須具備兩個攝像機在不同角度進行拍攝，這樣物體的三維模型可以被檢測識別出來。相比於二維視覺系統，三維感測器可以更加直觀的展現事物。

基於三維激光掃描的三維視覺感測器機器人中，三維激光掃描系統主要由激光儀和攝像機構成，激光儀發出的線性激光信號投射到工件表面，線性激光被反射後由攝像機接收。系統識別被掃描點在攝像機上的對應成像點後，被掃描點的三維坐標經過公式計算即可得出。

同時，激光平面在掃描儀坐標系下的位置表達可以在系統內部標定的過程中得到，在通過轉換矩陣就可以由攝像機獲取的被掃描工件的二維圖像坐標知道其在激光掃描儀坐標下的三維坐標。

基於三維激光感測器的機器人視覺系統由被掃描工件、三維掃描儀以及機器人構成，機器人在該系統中不僅是執行裝置，也是測量裝置。

力扭矩感測器：力扭矩感測器是一種可以讓機器人知道力的感測器，可以對機器人手臂上的力進行監控，根據數據分析，對機器人接下來行為作出指導。

目前，有許多國內團隊將多軸測力感測器技術應用到機器人行業，提升了機器人的智能水平。

多軸測力感測器可以應用到諸如普通金屬件打磨這類附加值不高的工業場合，例如對有觸覺的機器人需求比較大的就是打磨工作。在打磨工作中，粉塵對人體有害，工作強度大且安全事故頻發。目前，有國內團隊也正打算用多軸測力感測器開發智能磨頭，讓機器人替代人工打磨，從而讓更多的企業用上它。

碰撞檢測感測器：工業機器人尤其是協作機器人最大的要求就是安全，要營造一個安全的工作環境，就必須讓機器人識別什麼事不安全。一個碰撞感測器的使用，可以讓機器人理解自己碰到了什麼東西，並且發送一個信號暫停或者停止機器人的運動。

碰撞檢測感測器在機器人或它的工具在發生碰撞時提前或同步檢測到這個碰撞。與其它的保護設備一樣，防碰撞感測器發送一個信號給機器人的控制櫃，當機器人發生碰撞時會立即停止或者避免。機器人碰撞保護設備就是機器人防碰撞感測器，同時它也被認為是一種機器人過載保護裝飾，快速停止裝置，機器人安全法蘭，或者機器人碰撞保護器。

安全感測器：與上面的碰撞檢測感測器不同，使用安全感測器可以讓工業機器人感覺到周圍存在的物體，安全感測器的存在，避免機器人與其他物體發生碰撞。

安全光幕是一種光電安全保護裝置（也稱安全光柵、沖床保護器、紅外線安全保護裝置等），在現代化工廠里，人與機器協同工作，在一些具有潛在危險的機械設備上，如衝壓機械、剪切設備、金屬切削設備、自動化裝配線、自動化焊接線、機械傳送搬運設備、危險區域（有毒、高壓、高溫等），容易造成作業人員的人身傷害。光電安全裝置通過發射紅外線，產生保護光幕，當光幕被遮擋時，裝置發出遮光信號，控制具有潛在危險的機械設備停止工作，避免發生安全事故。安裝光電安全保護裝置，可以有效地避免安全事故的發生，避免操作工人及第三方的危險。

感測器在機器人的控制中起了非常重要的作用，正因為有了感測器，機器人才具備了類似人類的知覺功能和反應能力。