传感器技术在机器人视觉方面的应用

芦关山 齐晶薇 哈尔滨远东理工学院 黑龙江哈尔滨 150025

于 淼 黑龙江省信息职业技术学院 黑龙江哈尔滨 150025

黑龙江省科学技术研究指导项目 编号：12533044

【文章摘要】

人类在发展的过程中，科学技术不断发展，并且承担着重要的角色， 在科学技术的带领下，研究机器人技术也在不断的发展，传感器技术目前是现代信息技术的三大主要支柱之一。将传感器技术应用到机器人上是主要的应用研究方向。传感器在机器人是作为重要的获取信息的一个重要组成部分，相当于人类的五官，本文主要研究的是传感器技术在机器人的视觉方面的应用。

【关键词】

传感器技术; 机器人; 视觉研究

人类在发展的过程中，科学技术不断发展，并且承担着重要的角色，在科学技术的带领下，研究机器人技术也在不断的发展，并已经将机器人应用到越来越多的领域中，最先应用机器人的领域为制造业，在制造业中，主要利用机器人进行物料能量的上下传送；后期将机器人技术应用到各种岗位作业，并且可以进行简单的组装配置工作。经过研究的逐渐深入及机器人技术的改革，机器人在越来越多的领域中应用。经机器人应用到各种领域中，不仅改变了人们工作的环境，同时也将人力从繁重的工作中解放出来，现在的机器人已经可以逐渐取代人力开始为人类服务。这些机器人的应用，都要依赖于先进的信息技术应用到机器人的研究中，这些技术中包括微电子技术、纳米技术及传感器技术等。其中传感器技术在机器人研究中属于比较核心的技术，机器人主要通过传感器技术货物信息，是在仿生学的基础上建立起来的。传感器技术在机器人中的作用相当于人类的五官。这就使得机器人在各个领域中得到了很好的应用。

1 传感器技术原理

传感器技术是目前科学研究的最前沿，在现在的科学研究中，很多类型的传感器可以准确的信息，不仅可以代替人类的五官，甚至可以发生强于人类五官的作用。传感器主要是将某种被测信息产生的感知和检出工程，同时可以根据一定的规律进行转换，对信息实行输出功能。传感器技术的研究已经进入了蓬勃发展的时代，早在上世纪的80 年代，美国的研究人员就已经预言世界将进入传感器技术时代，其他国家也将传感器技术作为核心技术进行开发和研究。在我国在上世纪的60 年代开始将传感器应用到制造行业，但是受当时条件和技术的限制，技术水平并不是很高，很多的技术仍需要从国外引进。后期经过研究人员的不断努力及国家有关项目的技术支持，传感器技术被列入到重点研究的项目中。目前，我国对于传感器技术的研究已经非常高，达到了世界先进水平，同时传感器产业也被国内外认为是高技术产业，传感器技术被应用到很多领域与行业中。

2 传感器技术在机器人视觉上的应用

在传感器技术研究中，在视觉上的技术发展相对于其他的功能还是比较成熟的，在机器人上的应用也是比较完善的，研究的不断深入，视觉传感器技术已经是机器人最重要的组成部分。相对于其他功能，视觉传感器在应用中具有非常重要而独特的要求，如果使用的性能不好或者没有达到要求，那么对于机器人的功能就会产生影响，所以研究人员进行了大量的研究工作。例如为了更好的保证传感器的质量及应用更便捷，研究人员研究出将激光器及滤光片等组成的视觉传感系统，这种系统的体积较小，质量较好，同时结构比较紧凑，具有非常高的性价比；为了解决数据图像较大的问题，将DSP 并行处理的架构式方法应用到机器人视觉处理系统中，解决了机器人视觉系统处理图像的速度问题；为了可以更好的提高机器人的视觉功能，研究人员将光学小波应用到了机器人视觉研究系统中，可以将图像和信息同时快速处理等；为了避免在特殊环境中对传感器产生的影响，研究人员将带有冷却系统的视觉传感器应用到机器人中，避免了机器人在高温及高辐射环境中的影响，延长传感器的使用寿命。

机器人利用视觉传感器主要是为了保障机器人在使用过程中可以有效的躲避障碍、准确的目标定位及目标跟踪等。其中还有的被应用到水下机器人中，进行水下机器人与有效目标的位置定位与距离测定。目标跟踪主要是机器人通过位置控制、路程测量等进行与观察目标之间的跟踪任务。四川大学通过相关研究，增强传感器对光的适应力，利用双视觉传感器进行目标定位及跟踪，另外利用结构改进实现多视角进行数据的采集和处理，并实现三维视觉效果。与双视觉传感器相比，这种三维的视觉传感器对于目标定位及跟踪更准确，同时计算的方法更简单，主要应用的技术就是三角测量法。

将传感器技术应用到机器人中，最终的目的就是可以让机器人更好的在实际生活中为人类服务。在工业、农业及其他行业中，视觉传感器技术的应用已经非常成熟，并逐渐为人们接受。利用结构改变，采用叠加式的结构，将视觉传感器应用到机器人中，使机器人可以完成焊接工作； 在服务行业的机器人中，实行全局视觉系统，就可以为服务行业的机器人提供准确的定位信息等。应用在医疗护理上的陪护机器人，可以为患者提供多种复杂的辅助操作；还有湖南大学设计的机器人，利用多种传感器相互结合，利用智能控制机器人的系统，设计出可以为人们提供娱乐、家务、自动充电的机器人，已经表现出了取代人力劳动的趋势和研究方向；另外还有很多的机器人被应用到其他行业，例如读书机器人、手术机器人、侦查机器人等。机器人在更多行业的应用，不仅解决了很多人类无法解决的问题，并取得了很好的效果，同时也为今后在更多行业中应用机器人操作奠定了技术基础。

3 结语

传感器技术在机器人视觉上的应用已经被广泛的使用，应用在不同的领域不同的环境中，对于传感器技术都有不同的技术要求。同时视觉传感器在应用中并不能独立的存在，而是要与其他传感器技术相互作用的，使用多种传感器技术并且与智能技术相互结合使用，对于机器人的改进是具有促进作用的。本文主要研究的是传感器技术在机器人视觉方面的应用，传感器技术在机器人中的应用还有很多，例如触觉、嗅觉、味觉和听觉，对于其他几个方面的应用，都具有非常很重要的意义和研究前景，这也需要我们进行进一步的研究讨论。

对于机器人的应用已经发展到了多种领域多种行业，但是由于在技术及经济水平等因素的限制，在研究传感器及机器人的过程中，很多的问题还没有得到有效的解决，机器人的功能还没有实现完全智能化，在人们的生活中还没有完全应用机器人，也就是说在今后的研究工作中，需要我们投入更多的精力与研究方案，设计出可以适合人们实际生活需要的机器人，这也是研究人员今后努力的方向。

【参考文献】

[1] 胡兰子，陈进军，传感器技术在机器人上的应用研究[J]. 软件.2012.33（7），164--168

[2] 陶荣，杜宏保，机器人视觉中纠缠快速摆脱建模仿真[J]. 计算机仿真.2014.7（31），375--378

[3] 郑佳，美国纳米传感器技术发展计划与战略部署[J]. 全球科技经济瞭望.2013.9（28），34--40

【作者简介】

芦关山，男，（1985.8）, 哈尔滨理工大学远东学院毕业，现哈尔滨远东理工学院机器人科学与技术学院教师，从事电信教育。008