给机器人感知世界的能力

——传感器的应用介绍

在创意机器人这个栏目中，我们相继介绍了RCX（乐高机器人的大脑），ROBOLAB图形化编程软件（乐高机器人的编程语言）和乐高机器人套件（用来自己动手制作机器人的器材）。利用它们我们已经可以做出一个机器人，并通过编程来让它完成一定的任务。

可是，我们的机器人还不完整，它现在的智能化程度很低，即使能够完成任务，也是极为简单的。因为它没有“感觉”，它不知道外界的情况，只能盲目去做一些事情。现在，我们就将给机器人加上传感器，让它具有各种各样的感觉，让机器人可以从外界获取信息，这样我们就能够让机器人更加的智能化。

我们人类只有视觉、嗅觉、听觉、触觉、味觉这五种感官，而在这方面机器人要比我们人类强的得多。就以乐高机器人为例，常用就有光电传感器、触动传感器、角度传感器和温度传感器四种。另外还有十多种可供选择的工业传感器，例如空气压力传感器，PH值传感器、电压传感器、电流传感器、声音传感器等等。

现在我们就分别介绍一下乐高常用的四种传感器：

 

图1触动传感器

1、  触动传感器（简称触感）

触感简单的说就是充当机器人触觉的传感器。当它前端的黄色突点被压下去，它就会生效，反馈给RCX（乐高机器人的大脑）的信号就会发生改变。这样，机器人就会知道有物体碰到了触感。当黄色的突点被松开，传感器反馈给RCX的信号又会改变成初始状态的值。知道了触感的工作原理，我们就可以使我们的机器人更加“聪明”。例如，我们制作一辆在左右两侧都装有一个触感的自动规避障碍的小车，当左侧的触感被压下，RCX就会知道这一情况，那么就可以根据程序的设定让机器人向右转弯以避开障碍；同样的道理右侧触感被压下就向左转弯。因此小车就可以自动规避障碍了。

 

图2 光电传感器

2、  光电传感器（简称光感）

我们注意到光感的前面有两个二极管，其中一个是一个发光二极管，起发射的作用；另一个起接收的作用（接收从物体表面反射回来的光）。所以确切的说乐高的光感是一种对反射光线强度做出反馈的传感器。它与触感有很大的不同，触感只有两种反馈值（0，1），而光感的反馈值是连续的，经过RCX的处理后在反馈值在0~100之间。物体表面的反射率越低（越暗越粗糙），那么光感探测时的反馈值就越接近于0；物体表面的反射率越高（越亮越光滑），那么光感探测时的反馈值就越接近于100。因此，给机器人安装上光感后，机器人就可以识别物体表面的情况。假如我们在地面上画出一条与地面的反射率有区别的轨迹，那么就可以让机器人沿着轨迹前进了。

 

图3角度传感器

3、  角度传感器

角度传感器上有一个十字形的孔，这个孔的大小恰好可以和乐高的轴进行匹配。它的功能也就是用来测量轴转动的角度或者圈数，但是由于它的精度是22.5度（1/16圈），所以在实际应用中多是用来测量轴的转动圈数。假如我们知道与轮胎相连的轴转过的圈数，那么我们也就能够知道机器人运动的距离了。

 图4温度传感器

4、  温度传感器

温度传感器的功能就比较简单了，它就是用来测量温度的。唯一要注意的是它上面实际用来测量的部位——金属探头。它的测量范围是-20度~50度。

 

 

这些就是四种常用的乐高传感器的基本情况，至于其它的传感器，我们将在以后逐步介绍。以上这四种传感器其实是比较简单的，但同时它们也是比较重要的。一般情况下，我们的机器人只要使用这四种传感器，就可以获得很多的外界信息了，就可以完成一些比较复杂的任务了。