不同的方法可以幫助機(jī)器人理解物體、形狀以及它們的位置。

機(jī)器人可以做出驚人的事情，例如在工廠中與人合作進(jìn)行作業(yè)，在倉庫內(nèi)快速運(yùn)送包裹，以及探索火星表面。盡管機(jī)器人取得這些諸多成就，但和人類相比較還顯得稚嫩。對于機(jī)器人而言，能夠感知和理解周圍的世界對于簡化集成至關(guān)重要。如何讓機(jī)器人可以做出一杯像樣的咖啡，諸如打開咖啡機(jī)、分發(fā)咖啡豆、尋找牛奶和糖等習(xí)慣性行為需要一定的感知能力，而這對許多機(jī)器來說仍是幻想。

然而，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，這種情況正在改變。一些新的技術(shù)可以被用來幫助機(jī)器人更好地感知他們工作的周圍環(huán)境。這包括了解周圍的物體，測量距離等。下面我們將介紹一些技術(shù)應(yīng)用實(shí)例。

激光雷達(dá)：基于光和激光的距離傳感器

一些公司開發(fā)了激光雷達(dá)（基于光和激光的距離測量和物體檢測）技術(shù)，以幫助機(jī)器人和自動車輛感知周圍的物體。激光雷達(dá)的原理就是簡單地將光照在表面，并測量返回光源所需的時間。

通過連續(xù)向一個表面快速發(fā)射激光脈沖，傳感器可以建立一個復(fù)雜的被測表面“地圖”。目前主要有三種類型的傳感器:單波束傳感器;多波束傳感器;和旋轉(zhuǎn)傳感器。

單光束傳感器產(chǎn)生一束光，通常用于測量到大型物體的距離，如墻壁、地板和天花板。在單個光束傳感器中，光束可以被分成:高度準(zhǔn)直的光束，這與激光指示器中使用的光束類似(也就是說，光束在整個范圍內(nèi)都保持較小)；LED和脈沖二極管光束類似于手電筒(也就是說，光束會發(fā)散很遠(yuǎn))。

多光束傳感器同時產(chǎn)生多個檢測光束，是避免物體和碰撞的理想選擇。最后，旋轉(zhuǎn)傳感器在設(shè)備旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生單個光束，并且經(jīng)常用于物體檢測和避障。

機(jī)器人視覺傳感器

在制造業(yè)中 ，機(jī)器人會被分配用于繁瑣重要的任務(wù)，最主要的任務(wù)之一就是物體的拾取。具體地說，機(jī)器人需要知道物體的位置以及是否準(zhǔn)備好拾取物體。這需要各種傳感器的工作來幫助機(jī)器檢測物體的位置和方向。機(jī)器人可能已經(jīng)內(nèi)置了具有視覺檢測功能的傳感器，如果您只是想要檢測物體是否存在，那么視覺傳感器已經(jīng)是一個非常好的解決方案。

機(jī)器人視覺傳感器通常用于工業(yè)機(jī)器人中，并且可以檢測零件是否已到達(dá)特定位置。這些傳感器有許多不同類型，每種傳感器都具有獨(dú)特的功能，包括檢測物體的存在、形狀、距離、顏色和方向。

機(jī)器人視覺傳感器為各行各業(yè)的協(xié)作機(jī)器人提供了多項(xiàng)高科技優(yōu)勢。2D和3D視覺都允許機(jī)器人操縱不同的部件，無需重新編程，拾取未知位置和方向的物體，并糾正不準(zhǔn)確性。

3D視覺與機(jī)器人視覺的未來

把機(jī)器人引入我們生活中更為親密的方面（比如在家庭機(jī)器人），需要對三維物體有更深入、更細(xì)致的理解。雖然機(jī)器人可以通過攝像機(jī)和傳感器“看到”物體，但要解釋他們從一次一瞥中看到的東西還很困難。杜克大學(xué)的一名研究生和他導(dǎo)師開發(fā)了一種機(jī)器人感知算法，可以猜出一個物體是什么，它是如何定向的，并且可以“想象”出任何可能看不見的物體部分。

該算法是通過使用4000個常見家用物品的完整3D掃描而開發(fā)的，包括：各種床、椅子、桌子、顯示器、梳妝臺、床頭柜、桌子、浴缸和沙發(fā)。每一次掃描都被分解成成千上萬個體素，疊加在一起，以便于處理。利用概率主成分分析，該算法學(xué)習(xí)了對象的類別及其異同。這使它能夠理解一個新對象是什么，而不必篩選它的整個目錄進(jìn)行匹配。

雖然還處于初級階段，但這種算法（或類似性質(zhì)的算法）的實(shí)現(xiàn)將機(jī)器人技術(shù)進(jìn)一步推向與人類協(xié)同工作的方向，在結(jié)構(gòu)和可預(yù)測性遠(yuǎn)不如實(shí)驗(yàn)室、工廠或制造廠。

感知周圍物體和環(huán)境并與之交互的能力對于機(jī)器人的功能及其與人類一起工作的應(yīng)用至關(guān)重要。隨著技術(shù)的進(jìn)步，毫無疑問將需要增加機(jī)器人教育和識字能力，以及機(jī)器人技術(shù)人員。