1、第十二講機(jī)器人感知與智能山東大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)電工程研究所2010/09/02（優(yōu)選）第十二講機(jī)器人感知與智能第一節(jié) 基本概念與相關(guān)理論 外部傳感器：識別環(huán)境、工件情況或工件與機(jī)器人的關(guān)系。如：力覺、視覺、距離、聽覺等傳感器。 通常安裝在末端執(zhí)行器上。對外部傳感器的要求： 除精度高、響應(yīng)速度快、測量范圍寬外，盡量非接觸測量，體積小、重量輕更加重要。 另外，還要求安裝使用方便、安全可靠、對環(huán)境無不良影響。第一節(jié) 基本概念與相關(guān)理論內(nèi)部傳感器： 位置/角度 行程開關(guān)、電位器、碼盤、 旋轉(zhuǎn)變壓器、光柵尺/盤等。 速度/加速度 測速發(fā)電機(jī)、碼盤、速度/加 速度傳感器。 力/力矩 力傳感器、力矩傳感器。

2、 方位角 陀螺儀、方位儀。 電流/電壓 霍爾電流傳感器、電壓計。第一節(jié) 基本概念與相關(guān)理論外部傳感器： 視覺：感知外部圖像，如：CCD、 CMOS等。 觸覺/滑覺：感知接觸/滑動， 接近/距離：感知距離，如：接近開關(guān)、位置傳 感器、激光測距儀。 熱覺：感知溫度，如：熱電偶、紅外CCD。 力覺：如：各類力、力矩傳感器。 嗅覺：感知氣味，各種氣味傳感器。 聽覺：如：微型MIC， 味覺：感知味道。 方位：如：陀螺儀等。第一節(jié) 基本概念與相關(guān)理論信號感知過程： 信號提取 信號分析與處理 識別 融合與應(yīng)用 信號提取：各類傳感器。 信號分析與處理： 信號分析：研究信號的構(gòu)成與特征，如：濾 波、譜分析。 信

3、號處理：各種信號變換，如傅里葉變換。 信號識別：識別算法、智能技術(shù)。 信號融合：多傳感器的集成，多信息的融合。 信息的利用：實現(xiàn)功能、目標(biāo)。第一節(jié) 基本概念與相關(guān)理論6.1.2 多傳感器系統(tǒng)與信息融合 機(jī)器人系統(tǒng)包含各種傳感器，如何使它們協(xié)作工作、發(fā)揮出更大的作用？ 多傳感器系統(tǒng)涉及多種類型傳感器或多個同類型傳感器，還有多功能集成傳感器。多傳感器系統(tǒng)與信息融合主要作用： 1、提高系統(tǒng)可靠性：替代。 2、降低系統(tǒng)的不確定性：沉余 3、提高完整描述環(huán)境的能力：協(xié)同 4、提高系統(tǒng)的實時性：并行處理第一節(jié) 基本概念與相關(guān)理論6.1.3機(jī)器人與人工智能 人工智能是指將人類所具有的智能的一部分用計算機(jī)來實

4、現(xiàn)以及與此相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域。 機(jī)器人是從事與人類相識動作的自動機(jī)械，代替人類行使某些智能動作，因此，它也是人工智能的研究對象，從這個意義上說，機(jī)器人也稱為智能機(jī)器人。 人工智能的研究內(nèi)容包括：知識獲取、知識表達(dá)、知識推理、學(xué)習(xí)與決策、專家系統(tǒng)等理論，為機(jī)器人智能奠定了基礎(chǔ)。 機(jī)器人的智能可分為基于傳感器的感知智能和基于知識、學(xué)習(xí)、推理的抽象智能。第一節(jié) 基本概念與相關(guān)理論 到20世紀(jì)80年代，國際上基于知覺控制的機(jī)器人已經(jīng)開始走向?qū)嵱没A段，基于知識的智能機(jī)器人的研究仍處于比較低級的層次。 目前，智能機(jī)器人的研究重點在通過多傳感器信息融合等技術(shù)，提高機(jī)器人的性能和可靠性，擴(kuò)大機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域。第

5、二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器6.2.1 位置、轉(zhuǎn)角傳感器 當(dāng)前，常用的位置、轉(zhuǎn)角傳感器有： 1、光柵尺： 2、光電角編碼器。一、光柵尺 根據(jù)摩爾條紋原理，通過光電轉(zhuǎn)換，以數(shù)字方式表示線性位移量的高精度位移傳感器。具有檢測范圍大，檢測精度高，響應(yīng)速度快的特點。1、光柵與莫爾條紋 通過印刷技術(shù)在不透明的介質(zhì)上形成密集的透明條紋（刻痕），條紋間的距離稱為柵距（節(jié)距），每毫米刻痕的多少稱為光柵常數(shù)。 莫爾條紋：當(dāng)指示光柵上的線紋和標(biāo)尺光柵上的線紋之間形成一個小角度，并且兩個光柵尺刻面相對平行放置時，在光源的照射下，位于幾乎垂直的柵紋上，形成明暗相間的條紋。這種條紋稱為“莫爾條紋”；兩光柵相互運動時間看到的

6、是莫爾條紋運動。第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器 嚴(yán)格地說，莫爾條紋排列的方向是與兩片光柵線紋夾角的平分線相垂直。莫爾條紋中兩條亮紋或兩條暗紋之間的距離稱為莫爾條紋的寬度，以W表示，設(shè)光柵的柵距為d，兩光柵的夾角為，則： 兩光柵交點由柵線序數(shù)N、M組成。K=MN第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器長光柵光閘莫爾條紋播放動畫莫爾條紋的特點： 1）、莫爾條紋的變化規(guī)律 兩片光柵相對移過一個柵距，莫爾條紋移過一個條紋距離。由于光的衍射與干涉作用，莫爾條紋的變化規(guī)律近似正(余)弦函數(shù)，變化周期數(shù)與光柵相對位移的柵距數(shù)同步。 2）、放大作用 在兩光柵柵線夾角較小的情況下，莫爾條紋寬度W和光柵柵

7、距d、柵線角之間有下列關(guān)系： W= d / 由于柵線角很小，Wd。第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器 3）、誤差平均。 莫爾條紋是由若干光柵條紋共用形成，這樣?xùn)啪嘀g的相鄰誤差就被平均化了，消除了由于柵距不均勻、斷裂等造成的誤差。 2、分類 按照制造方法和光學(xué)原理的不同，分為透射光柵尺和反射光柵尺。 透射光柵尺的光源與接收裝置分別放置在光柵尺的兩側(cè)，通過接收光柵尺透過來的衍射光變化來反應(yīng)位置變化。比較通用的是玻璃光柵。. 反射光柵指的是光源與接收裝置安裝在光柵尺的同一側(cè)，通過接收光柵尺反射回來的衍射光變化來反應(yīng)位置變化。比較通用的有鋼帶光柵。第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器透射式光柵第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感

8、器反射式光柵第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器3、檢測與數(shù)據(jù)處理隨著光柵的移動，莫爾條紋也隨之上下移動。這樣就把對光柵柵距的測量轉(zhuǎn)換為對莫爾條紋個數(shù)的測量。 在一個莫爾條紋寬度內(nèi)，按照一定間隔放置4個光電器件就能實現(xiàn)電子細(xì)分與判向功能。 兩路相位不同的光電信號，其相位差為/2，為得到判向和計數(shù)脈沖，需對這兩路信號整形為方波。然后，通過對方波的相位進(jìn)行判別比較，就可以得到光柵尺的移動方向。通過對方波脈沖進(jìn)行計數(shù)，可以得到光柵尺的位移和速度。第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器4、技術(shù)參數(shù) 測量范圍：50mm3000mm 測量精度：6um/m10um/m 測量基準(zhǔn)（柵距）：光柵周期20m的光學(xué)玻璃尺。 光學(xué)測量方式

9、：透射式、反射式 反應(yīng)速度： 60m/min(0.005mm) 25m/min(0.001mm) 輸出信號：TTL/EIA-422-A 供應(yīng)電壓：DC 5V5% 第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器二、光電編碼器 編碼器分為接觸式編碼器和光電式編碼器，光電編碼器是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。1、工作原理 光電編碼器由光柵盤（碼盤）和光電檢測裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個長方形孔。當(dāng)它與電動機(jī)軸一起旋轉(zhuǎn)時，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測裝置輸出若干脈沖信號，通過計算輸出脈沖的個數(shù)等信息，就能反映當(dāng)前電動機(jī)轉(zhuǎn)過的角度或轉(zhuǎn)速。此外，為判斷旋轉(zhuǎn)方向

10、，還可提供相位相差90o的兩路脈沖信號。第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器光電編碼器的工作原理輸出波形2、光電編碼器類型：按測量方式分類：旋轉(zhuǎn)編碼器和直尺編碼器按編碼方式分類：絕對式編碼器 增量式編碼器 混合式編碼器3、光電式碼盤的優(yōu)缺點 光電式編碼器無觸點磨損， 允許高轉(zhuǎn)速； 每條縫隙寬度可做得很小， 所以精度和分辨率很高， 單個碼盤可做到18位。 其缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、 價格昂貴、 光源壽命短。第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器4、絕對式編碼器1）、光柵盤（碼盤） 圖中為一個四位碼盤。 涂黑部分為遮光區(qū)， 輸出“0”；空白部分為透光區(qū)，輸出“1”。 圖示碼盤共有四圈碼道，當(dāng)碼盤與被測

11、物轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動時，每個碼道對應(yīng)的光電接受器將讀出對應(yīng)的數(shù)碼。 若有n條碼道， 則角度分辨率為：光柵盤（碼盤）第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器絕對式格雷碼碼盤： 將碼盤分成一系列具有相等角距角的角，對每個角用格雷碼進(jìn)行編碼；當(dāng)光信號掃描與傳動軸相聯(lián)的刻有格雷碼的碼盤時，獲得的碼盤上的碼值確定被測物的絕對位置值，然后將檢測到的格雷碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電信號以脈沖的形式輸出測量的位移量。第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器 2）、絕對式光電編碼器工作原理：圖1-8 絕對式光電編碼器原理3）、直接讀出角度坐標(biāo)的絕對值。不受掉電、關(guān)機(jī)的影響。沒有累積誤差，可靠性高，抗干擾能強(qiáng) 。使用簡單，方向判斷較容

12、易。范圍大于360度時可采用多組碼盤。每個碼道都必須放置光電收發(fā)裝置。編碼器的精度取決于位數(shù)。最高運轉(zhuǎn)速度比增量式光電編碼器高。價格高第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器4）、技術(shù)參數(shù): 量程（單組或多組碼盤） 輸出代碼： 格雷碼, BCD碼, 二進(jìn)制碼。 輸出信號： 并口/串口，高/低電平有效。 分辨率：如：12位，4096線/圈。 準(zhǔn)確度：如：0.3度。 最大允許轉(zhuǎn)速：2400轉(zhuǎn)/分鐘。 工作電壓：1030Vdc。 消耗電流：5 10 小時。 7. 過載能力強(qiáng)、測量范圍大：0-幾十安培上萬安培. 8. 體積小、重量輕、易于安裝。 由于霍爾電流電壓傳感器以上的優(yōu)點，故而可廣泛應(yīng)用與變頻調(diào)速裝置、逆變裝

13、置、UPS 電源、逆變焊機(jī)、電解電鍍、數(shù)控機(jī)床、微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)、電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)和需要隔離檢測電流電壓的各個領(lǐng)域中。 第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器 霍爾電流傳感器根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，可分為：霍爾直測式電流傳感器和霍爾磁補(bǔ)式電流傳感器。1）霍爾直測式電流傳感器由于磁感應(yīng)的非線性等原因，精度不高，較少使用。第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器磁芯2）霍爾磁補(bǔ)式電流傳感器 原邊電流產(chǎn)生磁場Hp為軟磁芯聚集，該磁場又被副邊線圈產(chǎn)生的反向磁場Hs所補(bǔ)償，霍爾器件作為監(jiān)測補(bǔ)償度的元件使傳感器處于零磁通，按安匝比由副邊電流算出原邊電流。直到HpHs時Is不再增加，這時霍爾片就達(dá)到零磁通檢測。磁平衡時，NpIpIsNs計算Ip第二

14、節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器霍爾磁補(bǔ)式電流傳感器技術(shù)指標(biāo)，例： 測量范圍: （0150A） 額定電流：（100A） 頻率范圍：（0100kHz） 線性度： （0.1） 反應(yīng)時間： 0.1s 絕緣電壓：（3KV） 穿孔尺寸： ( 10mm) 匝數(shù)比： （1：1000) 可靠性： 2106h 第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器6.2.3 力覺系統(tǒng)與傳感器 力覺系統(tǒng)發(fā)展較為成熟，在機(jī)器人工業(yè)應(yīng)用中起到重要作用。在工業(yè)機(jī)器人及其操作中，力覺傳感器的作用有： 1、檢測關(guān)節(jié)的驅(qū)動力矩。 2、感知是否夾起了工件或是否夾持在正確部位。 3、控制裝配、打磨、研磨拋光的質(zhì)量。 4、裝配中提供信息、以產(chǎn)

15、生后續(xù)的修正補(bǔ)償運動來保證裝配質(zhì)量和速度。 5、防止碰撞、卡死和損壞機(jī)件。第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器機(jī)器人的力覺傳感器分為： 1、測量驅(qū)動器輸出力或力矩的力傳感器： 2、裝在末端執(zhí)行器和最后一個關(guān)節(jié)之間，測量作用于末端執(zhí)行器上的各向力和力矩的腕力傳感器。 3、裝在機(jī)器人指關(guān)節(jié)上的指力傳感器。測量原理與方式： 根據(jù)測量原理的不同，分為：應(yīng)變片式、壓電式、差動變壓器式、電容位移式力傳感器。 按分量獲得的方式可分為直接測量和間接測量。 所謂直接測量，各分量的值由直接測量得出。 所謂間接測量，就是由測量數(shù)據(jù)，根據(jù)各分量的數(shù)學(xué)模型，計算出各分量的值。關(guān)節(jié)力傳感器：第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器豎梁結(jié)構(gòu)的Wa

16、ston腕力傳感器： 如圖，按120度周向分布著三個細(xì)梁，其上部圓環(huán)通過螺栓與手臂連接，下不圓環(huán)與手爪相聯(lián)，細(xì)梁上貼有應(yīng)變片；該傳感器結(jié)構(gòu)較簡單，靈敏度也高；但六維力和力矩需要解耦運算，抗過載能力也較差。第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器輪輻式十字腕力傳感器： 采用橫梁結(jié)構(gòu)，四個主梁上裝有應(yīng)變片，可組成橋路；為簡化彈性體的受力模型，常在十字梁與輪緣連接處增加一個柔性環(huán)節(jié)。第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器六維腕力傳感器： 豎梁結(jié)構(gòu)，具有八個窄長的彈性梁，每一個梁的頸部開有一個小槽以使頸部只傳遞力，力矩作用很小，梁的另一頭兩側(cè)貼有應(yīng)變片。第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器第一節(jié) 基本概念與相關(guān)理論6.2.4 接近覺與傳

17、感器 機(jī)器人在移動或操作過程中，獲知對目標(biāo)物體的接近程度；實現(xiàn)避障，或通過減速接觸物體來避免沖擊。 接近傳感器一般根據(jù)波束碰到目標(biāo)物體產(chǎn)生物理變化或反射波的原理工作，根據(jù)波束的不同可分為：電磁、激光、超聲波、紅外線等幾種。 接近傳感器一般測量精度不高，作用距離較短，要求目標(biāo)物體需要具有反應(yīng)波束的能力。1、電磁式接近傳感器： 接近對象必須產(chǎn)生磁反應(yīng)或產(chǎn)生電渦流，通常為磁性材料或金屬。 當(dāng)接近對象時，引起磁場改變或產(chǎn)生渦流。通過檢測周圍電磁的變化情況，判斷接近程度。第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器2、電容式接近傳感器： 我們知道，電容的電容量與電極板之間的距離成反比；把接近對象和傳感器分別看成電容的正負(fù)

18、極，就可以根據(jù)電容量的變化情況，判斷接近程度。第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器6.2.4 觸覺與滑覺傳感器 機(jī)器人觸覺是人的觸覺的模仿。它是有關(guān)機(jī)器人和物體接觸時感覺的科學(xué)。如：手指與被測物是否接觸，感知物體的表面性質(zhì)和物理特征。 若沒有觸覺，就不能完好平穩(wěn)地抓住紙做的杯子，也不能握住工具。觸覺主要有兩方面應(yīng)用： 1檢測功能：對操作物進(jìn)行物理性質(zhì)檢測如光滑性、硬度等。 2識別功能：識別對象物的形狀(如識別接觸到的表面形狀)。第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器舉例：觸覺傳感器(a)結(jié)構(gòu)：平板上安裝著多點通、斷傳感器附著板的裝置原理：平常為通態(tài)，當(dāng)與物體接觸時，彈簧收縮，上、下板間電流斷開。它的功能相當(dāng)于一開關(guān)

19、，即輸出0和1兩種信號。可用于控制機(jī)械手的運動方向和范圍、躲避障礙物等。1.導(dǎo)電橡膠；2.金屬； 12.襯底； 13.引線1各種觸覺傳感器第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器人工皮膚觸覺傳感器選擇更為合適的敏感材料，現(xiàn)有的材料主要有導(dǎo)電橡膠、壓電材料、光纖等；將集成電路工藝應(yīng)用到傳感器的設(shè)計和制造中，使傳感器和處理電路一體化，得到在規(guī)模或超大規(guī)模陣列式觸覺傳感器。PVF2陣列式觸覺傳感器第一節(jié) 基本概念與相關(guān)理論 機(jī)器人觸覺20世紀(jì)八十年代開始出現(xiàn)，早期主要由微動開關(guān)、金屬觸須等實現(xiàn)；現(xiàn)在有各種原理的觸覺傳感器：壓電式、壓阻式、電容式、電磁式等，并延生了各種感覺組合在一起的仿人皮膚。觸覺傳感器的工作重點

20、： 觸覺傳感器的工作重點集中在陣列式觸覺傳感器信號的處理上，目的是辨識物體接觸物體的形狀。 這種信號的處理涉及到信號處理、圖像處理、計算機(jī)圖形學(xué)、人工智能、模式識別等學(xué)科，是一門比較復(fù)雜、比較困難的技術(shù)，還很不成熟，有等于進(jìn)一步研究和發(fā)展。第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器 滑覺是物體在手爪中運動時，手爪的感覺，它與觸覺和力覺都有著密切的關(guān)系。 當(dāng)發(fā)現(xiàn)物體在手中滑動時，我們會進(jìn)一步地抓緊物體，滑覺系統(tǒng)可以提高機(jī)械手抓握物體的可靠性。機(jī)器人滑覺信號的獲取： 1、通過對觸覺信號的處理：根據(jù)觸覺信號的動態(tài)變化。 2、專用滑覺傳感器：存在小型化的困難。第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器6.2.5 視覺系統(tǒng)與傳感器 視

21、覺分二維平面視覺和三維立體視覺。視覺分為三個過程：視覺獲取、圖像處理、圖像理解。一、機(jī)器人視覺系統(tǒng)系統(tǒng). 機(jī)器人視覺系統(tǒng)的硬件組成 （）景物和距離傳感器 常用的有攝象機(jī)、CCD圖像傳感器、超聲波傳感器和結(jié)構(gòu)光設(shè)備等。 （）視頻信號數(shù)字化設(shè)備 其任務(wù)是把視覺傳感器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成方便計算和分析的數(shù)字信號，即A/D轉(zhuǎn)換。 （）視頻信號快速處理器，視頻信號時實、快速、并行運算的硬件設(shè)備：如DSP系統(tǒng)。 第一節(jié) 基本概念與相關(guān)理論視覺輸入裝置的構(gòu)成（）計算機(jī)及其外設(shè) 根據(jù)系統(tǒng)的需要選擇不同的計算機(jī)及外設(shè)來滿足機(jī)器人視覺信息處理及機(jī)器人控制的需要。（）機(jī)器人或機(jī)械手及其控制器。 2. 機(jī)器人視覺的軟

22、件系統(tǒng)組成（）計算機(jī)系統(tǒng)軟件 選用不同類型的計算機(jī)，就有不同的操作系統(tǒng)和它所支撐的各種語言、數(shù)據(jù)庫等。（）機(jī)器人視覺信息處理算法 圖像預(yù)處理、分割、描述、識別和解釋等算法。（）機(jī)器人控制軟件。第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器3、視覺傳感器 機(jī)器人視覺使用的主要部件是電視攝象機(jī)，它由攝象管或固態(tài)成像傳感器及相應(yīng)的電子線路組成。常用的固態(tài)成像傳感器有：電荷耦合器件(CCD)、CMOS和電荷注入器件(CID)。與具有攝象管的攝象機(jī)相比，固態(tài)成像器件有若干優(yōu)點，它體積小、壽命長、功耗低、圖像質(zhì)量高、靈敏度高、抗震動等優(yōu)點。 CCD電荷耦合器：特點：敏感度高、分辨率高、噪聲低，技術(shù)成

23、熟，在機(jī)器人視覺中得到廣泛應(yīng)用。 CMOS互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體。特點：成本低、功耗低。第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器二、視頻數(shù)字信號處理 圖像信號一般是二維信號，一幅圖像通常由512*512個像素組成，每個像素有256級灰度，或者是3*8bit，紅黃藍(lán)16M種顏色，一幅圖像就有256KB或者768KB個數(shù)據(jù)。 為了完成視覺處理的傳感、預(yù)處理、分割、描述、識別和解釋，主要完成的數(shù)學(xué)運算可以歸納為： (1)點處理(2)二維卷積的運算 (3)二維正交變換(4)坐標(biāo)變換 (5)統(tǒng)計量計算第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器 (1)點處理 常用的有對比度增強(qiáng)、密度非線性校正、閾值處理、偽彩色處理等。例如對數(shù)變換可以實

24、現(xiàn)暗區(qū)對比度擴(kuò)張。 (2)二維卷積的運算 常用于圖像平滑、尖銳化、輪廓增強(qiáng)、空間濾波、標(biāo)準(zhǔn)模塊匹配計算等。 (3)二維正交變換 常用的二維正交變換有FFT、Walsh、Haar和K-L變換等，常用于圖像增強(qiáng)、復(fù)原、二維濾波、數(shù)據(jù)壓縮等。第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器 (4)坐標(biāo)變換 常用于圖像的放大縮小、旋轉(zhuǎn)、移動、配準(zhǔn)、幾何校正和由投影值重建圖像等。 (5)統(tǒng)計量計算 如計算密度直方圖分布、平均值和協(xié)方差矩陣等。在進(jìn)行直方圖均衡化、面積計算、分類時，常常要進(jìn)行這些計量計算。第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器3D視覺中的三角測量方法：第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器6.2.6 聽覺系統(tǒng)與聽覺傳感器 機(jī)器人聽覺傳

25、感器可分為語音感覺和聲音感覺兩種傳感器。 常用的聽覺傳感器是語音傳感器；聲音傳感器是利用聲波或超聲波進(jìn)行測量的一類傳感器。 聽覺系統(tǒng)可以實現(xiàn)操作人員通過語言直接控制機(jī)器人，涉及語音合成和語音識別技術(shù)。 話筒是典型的聲覺傳感器，有電動式、壓電式、電容式等多種類型。1、電動式聲覺傳感器 也稱動圈式，它利用線圈在磁場中，切割磁感線，將聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號。一般來說效果比較好，較貴。 第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器 我們生活中常見的話筒大部分都是動圈式話筒，其結(jié)構(gòu)如圖（下）：它在一個膜片的后面粘貼著一個由漆包線繞成的線圈，也叫音圈。在有膜片的后面還安裝了一個環(huán)形的永磁體，并將線圈套在永磁體的一個極上，線圈的兩端用引線引出。第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器2、壓電式聲覺傳感器 根據(jù)壓電效應(yīng)原理，將聲壓轉(zhuǎn)變成電信號的設(shè)備。3、電阻變換型聲敏傳感器 原理：音頻振動電阻值變化。 接觸阻抗型：振動使得接觸電阻發(fā)生變化。 阻抗變換型：振動使膜片變形應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)化為電阻值變化。4、電容式聲覺傳感器 利用音頻振動，使膜片變形，引起電容大小的變化，將聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號，也叫做駐極體話筒。第二節(jié) 機(jī)器人知覺與傳感器 語音系統(tǒng)在服務(wù)、娛樂型機(jī)器人中應(yīng)用較多；目前，由于可靠性方面的不足，在工業(yè)中應(yīng)用還較少。第三節(jié) 機(jī)器人信息識