? ? AI機(jī)器人競選市長了！沙特阿拉伯將成為世界第一個賦予機(jī)器人公民身份的國家！波士頓動力發(fā)布了新的視頻......
? ? ?近期機(jī)器人行業(yè)的每一道消息都吸引大家的眼球，把注意力都放在了機(jī)器人身上。他們有獨立的思考能力，良好的語言表達(dá)能力、對外界的感知能力。就如日本一個機(jī)器人“松田Michihito”提名為多摩市市長候選人，在競選中承諾將對所有市民一視同仁，不偏不倚，競選口號為“為每個人提供公平、均等的機(jī)會”。
? ? 這是一個如假包換的機(jī)器人，機(jī)器人候選人“松田Michihito”開通了自己的官方推特宣傳賬號，還給出了自己競選的政見：讓政治變得更加公平。
? ? ?“松田Michihito”還列舉出了自己的幾大競選優(yōu)勢：
? ? - 機(jī)器人沒有情緒也沒有欲望，在處理政務(wù)時，既不會夾帶私人感情也能防止腐?。?br />? ? - 機(jī)器人不用休息，可以長時間高強(qiáng)度工作；
? ? - 相對人類隨著年齡增長的記憶力退化，機(jī)器人可以始終保持大量信息存儲......
? ? 未來將有越來越多的機(jī)器人投入到各行各業(yè)中，像已問世的Google Assistant，新西蘭“薩姆”公務(wù)員機(jī)器人、德勤財物財務(wù)機(jī)器人、Hadrian X建筑機(jī)器人、波士頓機(jī)器人等。
? ? 那么你可知道，機(jī)器人是依靠什么來感知外界環(huán)境，與我們互動的？“眼睛”，這是機(jī)器人很重要的一個“器官”，也就是傳感器。本文為大家介紹機(jī)器人的“眼睛”——避障傳感器。
? ? 避障是機(jī)器人在未知或部分未知環(huán)境中移動和導(dǎo)航的基本要求。不管是工業(yè)機(jī)器人還是服務(wù)機(jī)器人，其行走過程中都需要使用傳感器感知周圍有可能妨礙其通行的物體，然后按一定的策略避開或繞開，以避免被阻擋或發(fā)生碰撞。障礙物的位置、尺寸和形狀等信息都需要通過傳感器來采集，因此避障傳感器是移動機(jī)器人的眼睛。
? ? 實現(xiàn)避障與導(dǎo)航的必要條件是環(huán)境感知，在未知或者是部分未知的環(huán)境下避障需要通過傳感器獲取周圍環(huán)境信息，包括障礙物的尺寸、形狀和位置等信息，因此傳感器技術(shù)在移動機(jī)器人避障中起著十分重要的作用。避障使用的傳感器主要有超聲傳感器、視覺傳感器、紅外傳感器、激光傳感器等。
? ??移動機(jī)器人避障常用的傳感器
? ? 1、?超聲波傳感器：利用超聲波測量原理，根據(jù)發(fā)射超聲波到接收到超聲波的時間差，計算出物體到超聲波之間的距離。
? ??2、紅外傳感器：大多基于三角測量原理，按照一定的角度發(fā)射紅外光束，遇到物體后光束反射回來并被CCD檢測器檢測到，獲得一個偏移值，再利用三角關(guān)系計算出傳感器到物體的距離。
? ? 3、視覺傳感器：有多種視覺方案，常見的有雙目視覺、結(jié)構(gòu)光深度相機(jī)和TOF深度相機(jī)幾種。其中基于結(jié)構(gòu)光和TOF的方案都需要傳感器主動發(fā)光，而在戶外環(huán)境下，主動光源容易受到太陽光等其它光源的影響。
? ? 4、激光傳感器：利用激光從發(fā)射到接收的飛行時間來測量反射物的距離。比較常用的測量方法是由脈沖激光器發(fā)出持續(xù)時間極短的脈沖激光，被目標(biāo)物反射后返回，由光電探測器接收，即可根據(jù)主波信號和回波信號之間的間隔計算出激光脈沖的往返時間。另一種方法是發(fā)射調(diào)頻后的連續(xù)激光波，通過測量接收到的反射波之間的差頻來測量時間。
? ? 避障傳感器的對比
| 傳感器類型 | 優(yōu)點 | 缺點 |
| 超聲波傳感器 | 可識別透明物體，不受環(huán)境光影
響，實施簡單，成本較低 | 作用距離較短，會受空氣中的溫濕度
影響 |
| 紅外傳感器 | 白天黑夜均可測量，角度靈敏度
高，結(jié)構(gòu)簡單，價格較便宜 | 物體的顏色、方向和周圍的光線都能
?導(dǎo)致測量誤差，準(zhǔn)確度較低 |
| 視覺傳感器 | 探測范圍廣，獲取信息豐富 | 受視場光線和煙霧的影響，難以探測
透明障礙物；圖像處理計算量大，實
時性差，對處理器要求高 |
| 激光傳感器 | 精度和角分辨率較高，抗干擾性較
好 | 成本較高，對安裝精度要求較高；難
以檢測透明材料；需要通過三維掃描
來實現(xiàn)對三維物體的探測 |
? ??
? ? 從原理上來說，每一種傳感器都有各自的缺陷。因此在真正應(yīng)用的過程中，通常需要多種傳感器結(jié)合，對不同傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行一個交叉驗證，以及信息的融合，保證機(jī)器人能夠穩(wěn)定可靠的工作。而且未來的機(jī)器人想要做得更像人，要完成更復(fù)雜的任務(wù)，多種傳感器融合技術(shù)至關(guān)重要，比如日本Pepper機(jī)器人就配有1個3D攝像頭、2個超聲波傳感器、6個激光傳感器、3個緩沖傳感器、5個觸摸傳感器的2個陀螺儀。因此在設(shè)計傳感器模組時，必須考慮其易于集成和融合的能力。
Pepper被描述為“情感機(jī)器人”
? ? 避障模組的應(yīng)用和市場情況
? ? 超聲波避障模組的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域是服務(wù)機(jī)器人。
? ? 服務(wù)機(jī)器人是指可獨立自主進(jìn)行室內(nèi)和室外服務(wù)性工作的設(shè)備，一般指的是家政機(jī)器人，其中包括吸塵機(jī)器人、割草機(jī)器人、泳池清潔機(jī)器人、用于社會和寓教于樂為目的的機(jī)器人以及廚房機(jī)器人等。隨著人工智能技術(shù)快速發(fā)展，同時受到勞動力不足、人口老齡化等剛性需求的驅(qū)動，服務(wù)型機(jī)器人產(chǎn)業(yè)與應(yīng)用逐步興起，目前已被廣泛應(yīng)用于包括家政、醫(yī)療、餐飲等多個行業(yè)。根據(jù)IHS的數(shù)據(jù)，家政服務(wù)機(jī)器人市場預(yù)計將以年復(fù)合增長率17%的速度增長，出貨量從2015年的500萬臺增至2020年的超過1200萬臺。
全球家政服務(wù)機(jī)器人市場
? ? 但總體來說，服務(wù)機(jī)器人的市場化程度仍然處于起步階段。這主要是由于服務(wù)機(jī)器人技術(shù)是多學(xué)科交叉集成技術(shù)，在多樣性、隨機(jī)性、復(fù)雜性的環(huán)境背景下，其對于環(huán)境感知的任務(wù)復(fù)雜度和實時性要求更高，還有一些技術(shù)瓶頸有待突破。預(yù)計未來10年至20年服務(wù)型機(jī)器人將迎來爆發(fā)式增長，但過程中需要不斷積累技術(shù)及培育市場。
? ? 與服務(wù)機(jī)器人市場不同，工業(yè)機(jī)器人的市場體量較小，但技術(shù)相對成熟，需求更加集中，因此同樣值得關(guān)注。
? ? 國際機(jī)器人聯(lián)合會IFR的報告顯示，2016年全球工業(yè)機(jī)器人銷量約29萬臺，同比增長14%，其中我國工業(yè)機(jī)器人銷量9萬臺，同比增長31%。目前工業(yè)機(jī)器人的主要產(chǎn)銷國集中在日本、韓國和德國，這三國的機(jī)器人保有量和年度新增量位居全球前列。
國內(nèi)機(jī)器人銷售量
? ? 我國工業(yè)機(jī)器人正處于國家政策紅利、工業(yè)轉(zhuǎn)型升級需求釋放、人口紅利減弱、市場需求增長的機(jī)遇疊加期，近兩年得到了平穩(wěn)快速的發(fā)展。很多國內(nèi)的機(jī)器人企業(yè)也通過自身的投入研發(fā)、聯(lián)合攻關(guān)，有了很大的技術(shù)提升。目前國內(nèi)已經(jīng)形成了沈陽新松、廣州啟帆、安徽埃夫特、南京埃斯頓等一批工業(yè)機(jī)器人骨干企業(yè)。?
? ? 其中，隨著電子商務(wù)市場日漸擴(kuò)大，倉儲物流機(jī)器人AGV的發(fā)展尤其值得關(guān)注。眾所周知，2014年是倉儲機(jī)器人的轉(zhuǎn)折點，從亞馬遜收購Kiva開始至此拉開了倉儲機(jī)器人的大幕，市場上開始越來越多機(jī)器人企業(yè)開始涉足智能物流領(lǐng)域，諸如極智嘉、?？低暤龋尸F(xiàn)出了爆發(fā)式的增長態(tài)勢。新戰(zhàn)略機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究所數(shù)據(jù)統(tǒng)計：2016年電商倉儲機(jī)器人市場銷售量約為2000臺左右，至2017年則可望將增長至約為5000臺。
極智嘉搬運機(jī)器人
? ? 2016年三部委聯(lián)合印發(fā)了《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》?！兑?guī)劃》明確了2020年自主品牌工業(yè)機(jī)器人年產(chǎn)量達(dá)到10萬臺，平均無故障時間（MTBF）達(dá)到8萬小時；服務(wù)機(jī)器人年銷售收入超過300億元，在助老助殘、醫(yī)療康復(fù)等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)小批量生產(chǎn)及應(yīng)用的目標(biāo)。其中，傳感器也被列為需要大力發(fā)展的五大關(guān)鍵零部件之一。
? ? 超聲波傳感器多年來已經(jīng)作為一種成熟的測距/避障方案應(yīng)用于汽車的泊車輔助系統(tǒng)。其在機(jī)器人上的應(yīng)用要求與汽車應(yīng)用有一定的相似性，但又有所區(qū)別：
? ? 1. 機(jī)器人的避障系統(tǒng)要求傳感器一直處于工作狀態(tài)，因此對產(chǎn)品的壽命要求較高；
? ? 2. ?根據(jù)使用場景和移動速度的不同，對傳感器探測范圍的要求各不相同，部分機(jī)器人如AGV小車，要求傳感器有較長的探測距離；
? ? 3. 必須避免多機(jī)相遇時超聲波相互干擾。
? ? 總結(jié)
? ? 機(jī)器人避障傳感器主要分為超聲波、視覺、紅外、激光四種。這幾種傳感器各有優(yōu)勢，實際應(yīng)用中通常需要兩三種傳感器配合工作以保證探測的準(zhǔn)確性。因此傳感器融合將會是未來的趨勢。
? ? 機(jī)器人市場主要分為服務(wù)機(jī)器人和工業(yè)機(jī)器人兩大類。服務(wù)機(jī)器人需要應(yīng)對較復(fù)雜的場景，技術(shù)和市場都還有很大的發(fā)展空間，但從目前的市場規(guī)模和增長速度來看，已經(jīng)呈現(xiàn)出了很有誘惑力的市場前景。工業(yè)機(jī)器人在德國、日本、美國等國家經(jīng)過了多年的發(fā)展，已經(jīng)具備了比較成熟的技術(shù)基礎(chǔ)。近兩年適逢“智能制造”和“工業(yè)4.0”的興起，許多本土企業(yè)也在發(fā)力，同時隨著我國制造業(yè)的發(fā)展，中國也成為了最大的機(jī)器人市場，因此涌現(xiàn)了不少的市場機(jī)會。雖然工業(yè)機(jī)器人總體用量不大，但對產(chǎn)品的可靠性有一定的要求，因此有一定的技術(shù)壁壘，可避免陷入低價競爭。
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