摘要：在人类的发展过程中，离不开科学技术。在科学技术的带领下，我们才能够获得今天美好的生活。现阶段，机器人的研究得到了广大科研人员的关注，为了使机器人更形象更逼真，科研人员提出将传感器应用到机器人中，充当人类的器官，这一做法得到了全世界各国科研人员的赞同。本文系统地阐述了传感器在机器人视觉方面的应用，旨在为机器人研究领域的发展提供一些理论基础。
关键词：传感器技术 机器人 视觉研究
中图分类号：TP242.62 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）10-0079-01
目前机器人已经走进了人们的生活，不再是科幻电影中的人物。不仅工厂车间，人们日常的生活生产领域也开始利用机器人，由此可见，机器人在各领域的应用正在逐步扩大。但我们也应当意识到，机器人的普及还存在一些问题，这些问题阻碍机器人的进一步发展。其中最重要的也是决定性的问题就是大多数机器人都是瞎子，他们没有办法对外界事物进行感觉，甚至不能自动进行简单的工作，经常会被路上的障碍物所绊倒。在这种情况下，我们必须采取有效措施，将传感器技术应用到机器人中，从而赋予机器人以看的能力，开启视觉应用的大门。
1 传感器技术原理
机器人作为一个特殊的机械，从诞生之日起就已经存在了大约半个世纪，作为人类科技的产物，它早已进入并影響着人们的生活。通常情况下，机器人是一种可以代替人类自发执行某些工作的特殊机械设备，平时只要我们把预先设定好的程序输入到机器人的中枢控制系统中，它就可以绝对的服从人类的命令，圆满的完成各种工作。[1]另外，人类也可以给机器人制定准确的行为准则，也就是说以智能技术为基础，促使机器人在人类限定的范围内进行某些行为。近些年来，随着人们对机器人研究的不断完善，机器人的智能化程度也越来越高，人们逐渐让机器人有了自己的“思想”，同时机器人被人们应用到各种领域中，在航天工业、医疗机构、海洋工程乃至工作环境极其恶劣的特殊领域都起到了巨大的作用，大大提高了社会生产力。不仅如此，与机器人有关的其他领域技术的不断成熟，为机器人的快速发展提供了极大地便利，那么机器人到底会朝着哪些方向发展呢？
现阶段，传感器技术已经成为科学的最前沿，在应用过程中，我们发现很多类型的传感器都可以准确的获得信息，并代替人类的五官，这在一定程度上推动了机器人研究技术的发展。[2]传感器的工作原理主要是将某种需要被测试的信息感知出来，并对其进行检验，在此过程中实现按规律转换和输出。具体来说，机器人视觉是一套特殊的感知系统。它可以通过这一高科技系统感知外界的物体，如机器人视觉可以获取环境的一维、二维和三维图像，并通过视觉传感器，对周围的信息进行感知。在这个过程中，最为主要的因素就是视觉处理器，它可以对感知到的信息进行分析、解释，并将其转化为自身能够识别的语言符号。[3]另外，机器人还能够精确的定位和分析各种情况下物体的状态。目前，我们对于机器人的视觉研究主要是为了在日后的专门功能视觉系统中对执行的有关人物、景物进行说明。图像获取和视觉处理是机器人最主要的、视觉方面的硬件，它由照明系统和视觉传感器、模拟数字转换器和和帧存储器等组成。根据功能不同，机器人视觉可分为视觉检验和视觉引导两种，广泛应用于汽车、电子、军事领域。
目前能够实现对信息输出的传感器技术已经进入了进一步发展的阶段。早在上世纪八十年代，相关研究者就已经意识到了传感器技术的重要性，大多数国家都开始了传感器技术的研发工作。我国也不例外，自上世纪六十年代开始，我国就逐步将传感器应用到了制造行业，但值得注意的是，由于受到条件和技术的制约，此时我国的传感仪器技术水平与发达国家相比还存在较大差距，一些技术水平较高的内容都要从国外引进，这不得不说是一种遗憾。但随着时间的推移，我国研究人员经过不懈的努力，进一步提高了我国传感器技术水平，促使我国传感器技术向世界领先水平的方向迈进。[4]
2 机器人视觉技术
如同人类视觉系统的作用一样，机器人视觉系统将赋予机器人一种高级感觉机构，使得机器人能以智能和灵活的方式对其身边的环境作出反应。由于对机器人系统应用领域提出的要求越来越高，机器人视觉将越来越复杂。现阶段我们可以将机器人视觉看作从三维环境的图像中抽取、描述和解释信息的过程，它可以划分为六个主要部分，这六部分分别是感觉、预处理、分割；推述、识别以及解释，再根据实现上述各种过程所涉及的方法和技术的复杂性将它们归类，可分为三个处理层次：层次一为低层视觉处理；层次二为中层视觉处理；层次三为高层视觉处理。 感觉是机器人获取图像的过程；图像生成的两种方式以及图像模型系统、简要地介绍了图像从光学变成电信号的原理和方法，视频图像的数字化技术以及表示方法与普通图像预处理相比，方法更多，在机器人视觉系统中使用大量的预处理方法，必须着重考虑计算机的运算速度。具体来说，主要采用两种预处理方法：一种是基于空域技术的方法；另一种是基于频域技术的方法。分割是将图像划分成若干个有一定含义物体的过程.它是机器人视觉技术中重要的一步，是视觉技术领域中既古老而又年轻的课题，近些年来研究该领域的文章逐步增多起来。
3 传感器技术在机器人视觉上的应用
在传感器技术的研究领域当中，与其他技术发展相比，视觉上的技术发展相对比较成熟，得到了一定的完善。随着研究的不断深入，视觉传感器技术已经与机器人紧密联系在一起，并成为机器人运行的重要组成部分之一。[5]视觉传感器技术的应用有其自身独特的要求，如果在应用过程中没有达到这一要求，会对机器人的运行带来一定的负面影响，甚至会导致机器人性能不高。 为了更好地保障传感器的质量，提高机器人的能力，研究人员创新了视觉传感器系统的组成，将激光器同滤光片的内容应用到了视觉传感系统，这样重新打造出来的视觉传感系统体积相对较小，结构比较紧凑，具有较高水平的性价比。不仅如此，科研人员还将并行处理的架构方法应用到了机器人视觉处理系统当中，这一做法有效解决了机器人难以存储较大图像的问题，进一步提高了机器人的视觉功能，实现了图像处理速度的提高。除此之外，为了进一步加快机器人的图像和信息处理速度，相关科研人员还将光学小波算法应用到了机器人视觉系统当中，极大的促进了机器人研发领域的发展。[6]之所以将视觉传感器应用到机器人研发领域当中，主要目的是为了确保机器人在使用过程中，能够做到有效的躲避障碍，准确的到达目标位置。不仅如此，笔者认为视觉传感器还可以应用到水下机器人当中，这样做可以实现水下机器人与目标之间位置的科学测定，通过这一技术，机器人可以完成对位置的控制以及路程的测量工作。相关研究者认为，可以进一步提高传感器对光频的适应能力，并将双视觉传感器应用到机器人研发过程当中，进一步提高机器人目标和其跟踪的准确性。除此之外，利用结构改进，还可以实现机器人多视角的数据采集，与双视觉传感器相比，三维视觉效果在具体的工作中，能够更加明确目标，不仅如此，其计算方法也相对简单。
从本质上来说，将传感器技术应用到机器人研发领域当中，是为了促使机器人更好地在实际的生产生活领域中为人类服务。一旦传感器技术同机器人研发工作实现了有机结合，我们就可以将机器人应用到工业和农业等其他领域当中，被人们所利用。相关科研人员可以采用叠加式的结构，在机器人中安装视觉传感器，这样机器人就可以完成很多工作。在服务行业，科研人员可以将全局视觉系统应用到机器人中，进一步提高服务行业机器人信息的准确定位，為患者提供多种复杂的辅助操作。以湖南大学为例，即利用多种传感器，并将机器人与传感器有机结合在一起，设计出了可以为人们提供娱乐和家务服务的机器人，一方面解决了人类无法解决的问题，另一方面也取得了一定的效果，为机器人操作水平的进一步提高奠定了技术基础。
4 结语
目前传感器技术已经逐步应用到机器人视觉领域上，然而我们也应当意识到，传感器技术与机器人视觉领域的有机结合并不是简单的，它需要根据不同领域以及不同环境的要求来实现。这就需要相关工作人员意识到传感器的作用，并将多种传感器技术与智能技术有机结合在一起，实现机器人的改进。由于现阶段受技术及经济水平的限制，在传感器以及机器人研发领域上，我们还有很多问题没有得到解决，机器人还没有实现全方位的智能化，也就是说，我们在今后的工作中，要将更多的精力投入进去，这是所有科研人员共同努力的方向。
参考文献
[1]芦关山，齐晶薇，于淼.传感器技术在机器人视觉方面的应用[J]. 电子制作，2015，05：8.
[2]郑伟.基于视觉的微小型四旋翼飞行机器人位姿估计与导航研究[D].中国科学技术大学，2014.
[3]刘艳.机器人结构光视觉系统标定研究[D].北京理工大学，2015.
[4]昝杰.多自主移动机器人协作的关键技术研究[D].长安大学，2014.
[5]林义闽.未知环境中智能机器人的视觉导航技术研究[D].北京邮电大学，2014.
[6]王国虎.智能码垛机器人关键技术的研究及开发[D].河南科技大学，2015.
收稿日期：2016-09-12
作者简介：郭福洲（1972—），男，湖北黄冈人，本科，副教授，从事计算机嵌入式技术、物联网技术教学与研究。
