機器人感知技術(shù)及其簡單應用研究

摘 要：環(huán)境感知、運動控制、交互識別是機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展核心技術(shù)模塊，其中感知是機器人運動、交互識別前提條件，一旦機器人失去感知能力，將無法幫助人們完成具體工作任務，使“感知+運控+交互”技術(shù)核心發(fā)展體系相互割裂，影響機器人產(chǎn)業(yè)綜合發(fā)展成效，感知技術(shù)重要性隨之凸顯。文章通過探析機器人感知技術(shù)及其簡單應用方略，推動機器人產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展。

關(guān)鍵詞：機器人;感知技術(shù);應用

感知技術(shù)在科技公司計算機輸入方式革命背景下應運而生，以語音、手勢、面部、眼球為途徑操控信息系統(tǒng)的技術(shù)稱之為感知技術(shù)。當前人臉識別、語音命令發(fā)展相對較快，非接觸手勢控制、眼球追蹤感知技術(shù)發(fā)展相對滯后，并受到業(yè)界矚目。通過發(fā)展感知技術(shù)可使人們生活、生產(chǎn)更為便利，例如在眼球追蹤技術(shù)支持下人們僅需盯著機器人就可以使其啟動，應用其相關(guān)功能為人們提供服務?；诖耍瑸樘岣邫C器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展質(zhì)量，探析機器人感知技術(shù)及其簡單應用顯得尤為重要。

1 機器人感知技術(shù)

大數(shù)據(jù)時代，描述事物數(shù)據(jù)樣本不斷增多，以不同目標、場景、視角為導向整合數(shù)據(jù)樣本，得出不同感知結(jié)論，通過圖像、文本、視覺、觸覺、語音、視頻等渠道感知事物特性，同時根據(jù)客觀事物了解需求可將上述感知渠道融合在一起，在多特征融合基礎(chǔ)上豐富數(shù)據(jù)融合模式。

1.1 機器人感知技術(shù)邏輯

感知模塊是機器人系統(tǒng)穩(wěn)定運行、高效控制的重要工具，然而工程系統(tǒng)內(nèi)傳感器僅針對單一數(shù)據(jù)信息進行識別處理，使機器人感知范圍變窄，缺乏邏輯性，阻滯機器人感知技術(shù)發(fā)展。例如，2016年，特斯拉汽車（美國）在自駕模式下發(fā)生致死車禍，這與汽車傳感器質(zhì)量無直接關(guān)系，卻與傳感器布局關(guān)系緊密，主要源于該自駕模式未能充分利用距離傳感器、視覺傳感器及相關(guān)信息，使汽車感知邏輯不夠嚴謹。

基于感知技術(shù)邏輯性不強，機器人及相關(guān)技術(shù)目前僅能應用在簡單的機械操作領(lǐng)域內(nèi)，造成這種現(xiàn)象的主要原因是傳感器復雜。為多渠道整合數(shù)據(jù)信息，使機器人對客觀事物有精準判斷，需從嗅覺、觸覺、視覺、聽覺、味覺等角度出發(fā)配置傳感器，為此傳感器種類較為復雜，成本相對較高，使用率較低。市場上應用頻率較高機器人多配置語音傳感器、視覺傳感器，這些傳感器相互獨立，負責語音交互、目標檢測，使數(shù)據(jù)整合范圍變窄，機器人感知技術(shù)邏輯性有待加強。

1.2 機器人感知技術(shù)特點

人們?yōu)楦脩脵C器人，針對其技術(shù)特點進行分析，為深入研究指明方向。（1）技術(shù)存在“污染”特性。基于機器人對客觀事物的感受，以數(shù)據(jù)為依托，為適應復雜的環(huán)境感知技術(shù)需搜集豐富的數(shù)據(jù)信息資源，在數(shù)據(jù)采集過程中不乏野點、冗余內(nèi)容、噪聲，徒增機器人感知信息綜合處理壓力。（2）技術(shù)存在“動態(tài)”特性。受機器人所處環(huán)境影響，感知技術(shù)需不斷搜集、整合、存儲、應用新數(shù)據(jù)，在調(diào)整機器人綜合服務方式同時使其喪失穩(wěn)定性，對服務辨別能力產(chǎn)生影響。（3）技術(shù)存在“失配”特性。機器人對傳感器使用周期、工作頻帶有不同要求，使數(shù)據(jù)信息與感知功能很難匹配成功，降低機器人服務質(zhì)量。

基于機器人感知技術(shù)在獲悉海量數(shù)據(jù)提供服務同時，容易受數(shù)據(jù)所累，為此感知技術(shù)需具備信息篩查能力，具體可從以下幾個方面進行分析：其一，在關(guān)注機器人感知技術(shù)系統(tǒng)基礎(chǔ)上更加關(guān)注其實用性，面向特定領(lǐng)域輸出機器人并配置傳感器，以元件質(zhì)量檢測為例，技術(shù)人員通過掃描、參數(shù)錄入、語音操控等方式，面向機器人感知系統(tǒng)輸出數(shù)據(jù)，使其對元件質(zhì)量深入理解，在此基礎(chǔ)上通過稱量、掃描、試驗等方式完成元件質(zhì)量檢測任務。其二，做好技術(shù)升級工作。為保障機器人感知技術(shù)與時俱進，可在機器人系統(tǒng)內(nèi)裝配感知技術(shù)自主升級程序，在聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下機器人可自動調(diào)試感知技術(shù)，并將該技術(shù)升級阻力以信息的形式傳輸至技術(shù)人員移動設備中，為技術(shù)人員調(diào)配傳感器，清空存儲數(shù)據(jù)，升級配套軟件提供依據(jù)，確保機器人感知技術(shù)更加先進[1]。

1.3 機器人感知技術(shù)融合

受技術(shù)限制當前機器人服務領(lǐng)域較為單一，服務功能缺乏復合性，機器人淘汰速率較快，不僅影響機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展成效，還浪費機器人研發(fā)成本，不利于相關(guān)企業(yè)創(chuàng)造增收?；诖?，需在理清機器人感知邏輯基礎(chǔ)上加大融合型感知技術(shù)研究力度，將視覺、觸覺、嗅覺、味覺等感官系統(tǒng)均納入到該技術(shù)中。例如，發(fā)展“觸覺+視覺融合技術(shù)”，使機器人在看到客觀事物時，對其輪廓、大小、位置有一定了解后，通過觸摸對其質(zhì)地、質(zhì)量、軟硬有更加正確的判斷，確保機器人可了解空間環(huán)境更多特質(zhì)，為提供匹配服務提供依據(jù)。不同感官信息采集部位存在差異，為此可反應客觀事物不同側(cè)面，揭示事物內(nèi)在關(guān)聯(lián)。以現(xiàn)階段技術(shù)水平單純依靠機器人感知技術(shù)還無法得到完整的人工機理分析結(jié)論，為此需加大數(shù)據(jù)驅(qū)動法應用力度，建立結(jié)構(gòu)化稀疏編碼架構(gòu)，推行多模態(tài)機器人感知技術(shù)融合計算機制，通過觸覺陣列耦合、聽覺情感計算、觸—視—聽等模態(tài)融合識別，解決機器人感知技術(shù)發(fā)展難題，為機器人在現(xiàn)實生活中的有效應用夯實技術(shù)基石[2]。

2 機器人感知技術(shù)簡單應用

2.1 無人駕駛中機器人感知技術(shù)的簡單應用

汽車自動駕駛主要由控制執(zhí)行、決策規(guī)劃、環(huán)境感知3大塊構(gòu)成。首先，應用感知技術(shù)統(tǒng)籌車輛與外界的數(shù)據(jù)信息，對客觀環(huán)境有一定了解，篩選信息交互關(guān)鍵環(huán)節(jié)，使汽車可模擬駕駛者感知能力，理清汽車與客觀環(huán)境的關(guān)系，調(diào)整駕駛狀態(tài)。其次，與外界交換信息，通過信息輸出駕馭汽車構(gòu)件，應用汽車功能，借助V2X通信技術(shù)將互聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)代通信融合在一切，達到設備、外界設施、智能車輛三方信息共享目的。最后，根據(jù)外界環(huán)境變化情況及時傳輸駕乘數(shù)據(jù)，調(diào)整決策規(guī)劃，確?？刂茍?zhí)行系統(tǒng)隨之發(fā)生響應，實現(xiàn)安全駕駛目標。

2.2 自動化生產(chǎn)中機器人感知技術(shù)的簡單應用

為節(jié)約生產(chǎn)成本，保障產(chǎn)品質(zhì)量，諸多企業(yè)引入機器人感知技術(shù)，將其應用在自動化生產(chǎn)流水線上。以存在一定污染性的化工廠為例，將傳感器配置在污染氣體凈化環(huán)節(jié)，調(diào)整傳感器參數(shù)，確保凈化后的氣體污染率達標，一旦污染氣體凈化不徹底，傳感器將報警，并關(guān)停排氣系統(tǒng)，待凈化氣體集中存儲在儲氣槽內(nèi)，傳感器上傳報警數(shù)據(jù)，技術(shù)人員通過解析數(shù)據(jù)信息可明晰凈化疏漏環(huán)節(jié)，繼而及時制動予以處理。若傳感器在生產(chǎn)周期內(nèi)報警2～3次，監(jiān)管部門將接到由感知系統(tǒng)傳出的信息，并趕赴現(xiàn)場進行指導、勒令整頓，根據(jù)國家法規(guī)下達懲處通知，在機器人傳感技術(shù)應用基礎(chǔ)上提高企業(yè)自動化生產(chǎn)質(zhì)量[3]。

2.3 在“智慧生活”領(lǐng)域應用機器人感知技術(shù)

（1）智能設備。手機可通過指紋、人臉、圖形等方式解鎖;電視、空調(diào)、洗衣機、音響等設備支持語音操控，人們只要說出指令就可以控制智能設備;掃地機器人可自動完成地面清掃工作任務，電量過低時可自動連接插座充電，繼而在機器人感知技術(shù)支持下豐富電器設備功能，使人們生活品質(zhì)得以有效提高。（2）智能消防。為保障居民人身財產(chǎn)安全，在諸多商廈及居民樓中安裝智能消防系統(tǒng)。應用感知技術(shù)搜集、存儲、上傳客觀環(huán)境內(nèi)的消防數(shù)據(jù)。在GIS，GPS，GMS等IT技術(shù)支持下提供自動化消防服務，使消防工作者經(jīng)由感知技術(shù)可第一時間了解消防數(shù)據(jù)，為制定應急消防預案，推行針對性服務舉措，提高消防工作效率提供保障。（3）智慧交通。在交通系統(tǒng)中配置若干功效不一的傳感器，如超速抓拍傳感器、違章停車傳感器、違章變道傳感器、闖紅燈傳感器等。這些傳感器與交通執(zhí)法部門經(jīng)由網(wǎng)絡相互連接，同時推行配套懲處制度，用以保障交通系統(tǒng)安全穩(wěn)定，應用感知技術(shù)提高公共交通資源綜合利用率。（4）智慧出行。在火車站內(nèi)配備互聯(lián)網(wǎng)電子購票設備，人們通過觸屏操作可在線購票、取票，在進站口配置人臉識別設備，將身份證放在指定區(qū)域與人臉影像進行比對，與身份信息相符的乘客予以放行[4]。

3 結(jié)語

為充分應用機器人感知技術(shù)，我國專業(yè)技術(shù)人員需加大相關(guān)技術(shù)研究力度，將其應用在人們生活、生產(chǎn)各個領(lǐng)域，在累積機器人感知技術(shù)應用經(jīng)驗基礎(chǔ)上，為人們創(chuàng)新生產(chǎn)模式，提高生活品質(zhì)奠定基礎(chǔ)，推動當今社會朝著智能化方向發(fā)展。

作者簡介：譚帥（1987— ），女，河南南陽人，助教，碩士;研究方向：信號與信息處理。

[參考文獻]

[1]杜銘浩.機器人感知技術(shù)及其簡單應用[J].數(shù)字通信世界，2019（2）：176-177.

[2]盧建青.工業(yè)機器人的技術(shù)發(fā)展與運用研究[J].科學技術(shù)創(chuàng)新，2019（6）：87-88.

[3]馬高遠.上肢康復機器人主動意圖感知技術(shù)研究[D].濟南：山東大學，2018.

[4]聶艷明，林吳航，董佩杰，等.基于NAO機器人的多種通道人機交互研究與案例實現(xiàn)[J].數(shù)字技術(shù)與應用，2018（4）：78-80.

Research on robot perception technology and its simple application

Tan Shuai

（Nanyang Institute of Technology， Nanyang 473000， China）

Abstract：Environmental perception， motion control， and interactive recognition are the core technology modules for the development of the robot industry. “Perception” is the prerequisite for robot movement and interactive recognition. Once the robot loses its perceptual ability， it will not be able to help people complete specific tasks. The core development system of “perception+operation control+interaction” technology is separated from each other， affecting the overall development of the robot industry， and the importance of perception technology is highlighted. This paper analyzes the robot perception technology and its simple application strategy in order to promote the benign development of robot industry.

Key words：robot; perceptual technology; application