机器人学中的传感器是指用于计算机器人的状况和环境的机械功能。该传感器基于人体感觉器官的功能。机器人接收有关周围环境的广泛数据，例如位置、大小、方向、速度、距离、温度、重量、力等。这些信息使机器人能够在与环境交互的同时高效运行，以执行复杂的任务。

机器人传感器的工作原理源于能量转换原理，也称为传导。不同的机器人需要不同的传感器来实现控制措施并在其环境中灵活响应。

有许多不同类型的机器人传感器，将在以下几节中讨论：

光传感器

光传感器用于检测光线，通常会产生电压差。机器人光传感器有两种类型：光伏电池和光敏电阻。光伏电池用于将太阳辐射能转变为电能。当然，这些传感器通常用于太阳能机器人的生产。

另一方面，光敏电阻用于通过改变光强度来调整其电阻。随着更多的光线照射到它上，电阻会减小。这些光传感器通常并不昂贵，因此广泛应用于机器人中。

声音传感器

声音传感器检测声音并将其转换为电信号。通过应用这种类型的传感器，机器人可以通过声音进行导航，甚至可以创建一个声音控制的机器人，该机器人可以识别并响应特定的声音或一系列声音，以执行某些任务。

温度感应器

温度传感器用于检测环境内的温度变化。该传感器主要利用电压差原理来获取温度变化，从而生成环境的等效温度值。用于检测温度的温度传感器IC（集成电路）有不同类型，包括LM4、TMP7、TMP5、TMP6、LM5等。这些传感器可用于需要在冰川或冰川等极端天气条件下工作的机器人。沙漠。

接触式传感器

接触传感器也称为触摸传感器。它们的主要功能是检测机器人中机械手和末端执行器关节处的速度、位置、加速度、扭矩或力的变化。这些传感器需要物理接触才能有效地指导机器人采取相应的行动。传感器在不同的开关中执行，例如限位开关、按钮开关和触觉缓冲器开关。

接触传感器的应用常见于避障机器人。一旦检测到任何障碍物，它就会向机器人发送信号，以便它可以执行各种动作，例如倒车、转弯或只是停止。

接近传感器

在机器人技术中，接近传感器用于检测靠近机器人的物体，并测量机器人与特定物体之间的距离，而无需进行物理接触。这是可能的，因为传感器使用磁场来感测相关物体。接近传感器分为光敏电阻、红外收发器和超声波传感器。

红外(IR)收发器

红外(IR)收发器或传感器测量和检测其环境中的红外辐射。红外传感器有主动式和被动式两种。主动红外传感器既发射又检测红外辐射，使用两个部分：发光二极管(LED)和接收器。这些有源收发器充当接近传感器，通常用于机器人障碍物检测系统。

另一方面，被动红外(PIR)传感器仅检测红外辐射，不会从LED发射红外辐射。无源传感器主要用于基于运动的检测。

超声波传感器

超声波传感器是一种通过发射超声波来测量特定物体距离并将反射声音转换为电信号的装置。超声波传感器向物体发射声波，并通过检测反射波来确定其距离。这就是为什么它们主要用作接近传感器，应用于机器人障碍物检测系统和防碰撞安全系统。

光敏电阻

光敏电阻是根据照射在其上的光量来改变电阻的器件。它们也称为光敏电阻器(LDR)。由于它们对光敏感，因此通常用于检测光的存在或不存在并测量光强度。对于光敏电阻来说，更多的光意味着更少的电阻。

距离传感器

距离传感器用于定义一个物体与另一个物体的距离，而无需任何物理接触。距离传感器的工作原理是发射信号并测量信号返回时的差异。根据技术的不同，该信号可以是红外线、LED或超声波，这就是距离传感器通常与超声波传感器相关联的原因。

超声波距离传感器

超声波距离传感器是一种利用高频声波测量到物体距离的工具。超声波传感器的工作原理是发射比人类能听到的频率高得多的声波。然后他们等待声音被反射。传感器通过测量超声波发送和中继之间的时间间隔并计算声速来确定与目标的距离。

红外距离传感器

红外(IR)距离传感器通过发射红外波并计算反射角度来感知距离。

这些传感器通常包含两个镜头：

IRLED发射器透镜投射光束，位置敏感光电探测器(PSD)则显示反射光束。

红外距离传感器采用三角测量原理；根据反射光束的角度测量距离。

激光测距传感器

激光距离传感器使用激光器的光波而不是无线电或声波来测量目标物体的距离。传感器上的发射器向目标物体发射激光，然后目标物体反射激光脉冲。然后利用光速与发送/接收信号之间的时间之间的相关性来计算距离。

编码器

这是一种在机器人技术中提供反馈的传感设备。它发送可用于确定计数、位置、方向或速度的反馈信号。它们将运动转换为可由运动控制系统中的各种控制设备解释的电信号。然后，这样的控制设备使用该信息来发送用于特定功能的命令。编码器利用不同的技术类型来创建信号：磁、机械、光学（最常见的是基于光的中断）和电阻。

立体相机

立体相机是一种将噪声视频信号过滤成系统数据集的技术/方法，这些数据集被处理成适用的符号抽象或对象。在更广泛的机器视觉和计算机视觉领域，立体相机是应用的众多方法之一。其应用需要使用具有已建立的物理关系的两个摄像机（即摄像机可以看到的公共视野，以及它们在物理空间中的焦点之间的距离）。

该系统可用于通过三角测量来感测物体的距离。立体图像处理技术用于机器人控制和传感、移动机器人导航和地外陆地漫游车。简而言之，传感器摄像头使您的机器人能够实时感知环境，从而可以在流程自动化中实施视觉引导的机器人应用。

压力传感器

压力传感器也称为压力传感器，是一种监视和调节压力并将感测到的物理数据转换为电子信号的电子设备。压力传感器通常采用压电技术，因为压电元件发射的电荷与其所承受的压力成正比。这种压力通常是由压力引起的。

压力传感器在汽车中用于检测轮胎压力或发动机燃烧压力；还用于工厂中调节机械中的蒸汽，以及用于飞机中测量高度和大气情况。

倾斜传感器

这在机器人技术中用于测量与水平面参考的倾斜角度。它们用于检测倾向或方向。它们功耗低、体积小、易于使用且价格便宜。如果使用正确，它们不会磨损，有时被称为“倾斜开关”、“水银开关”或“滚球传感器”。

这些传感器类型用于服务机器人。机器人使用腿或轮子移动，每秒必须测量几次倾斜度，以确保机器人保持恒定的位置。

导航/定位传感器

这些传感器有助于精确确定物体在空间中的位置。定位所使用的技术范围从米级精度的全球覆盖到亚毫米级精度的工作空间覆盖。

导航传感器能够确定所需位置和当前位置，并对方向、速度和航向进行修正，以到达世界各地的所需位置。在机器人技术中，导航和定位是自主移动机器人的一项主要任务。除了GPS之外，其他常见的导航方式还包括视觉导航和仿生导航。

GPS（全球定位系统）

GPS是一种天基无线电导航系统。它由投射导航信号的卫星群以及用于控制和监测的卫星控制站和地面站网络组成。它不需要用户传输任何数据，并且独立运行，无需任何互联网或电话接收。

在机器人技术中，GPS用于帮助机器人进行长距离定位和导航。机器人将自身的GPS数据与目标的GPS数据进行比较，以获得两者之间的相对定位，这有助于指导后续的运动方向。这意味着此类机器人是自动驾驶车辆，不需要操作员来完成任务和导航。

数字磁罗盘

这是一种导航设备，能够显示相对于地球表面的参考方向，并且可以成为机器人在周围环境中导航的宝贵传感器。它与地球磁场对齐，包括一个通常标记为北的磁化指针，以及一个在轴上自由移动的磁化针或磁条。罗盘以数字方式提供基于地球磁场的测量结果，以供机器人导航。

主要的机器人应用包括移动机器人的运动控制和航向检测。因此，它是自主机器人系统导航的重要原则的一部分。

位置估计

这是指机器人识别其在给定空间及其环境中的位置的能力。这被认为很重要，因为没有物理传感器可以直接报告和测量机器人的姿态，并且根据应用，使用一系列传感器来测量和推断测量的数据。GPS允许报告机器人的位置。

然而，GPS本身还不够。为了让机器人自主导航，需要使用从传感器收集的信息来估计机器人在地图内的位置和方向。机器人开发人员通常使用相机和相关技术来创建环境地图，并将其用作定位机器人的参考。这使得它能够更准确地检测室内和室外环境中的障碍物和其他相关物体。

加速度传感器

加速度传感器用于测量加速度和倾斜度。加速度计是用于测量静态或动态加速度的装置。传感器根据特定时间单个或多个方向的加速度提供读数。加速度计有多种配置，因此选择一种适合机器人的配置非常重要，同时考虑带宽、灵敏度、轴数(1-)和输出类型（模拟或数字）。

静力

这是引力，指的是任意两个物体之间的摩擦力。由于重力，这种力始终存在。通过测量这个力，可以确定机器人倾斜的程度。这对于机器人平衡或确定机器人是在上坡还是在平坦的表面上行驶至关重要。

动力

这是指物体移动所需的加速度大小。它是作用在物体上的力，导致物体改变其位置、大小或方向。这也是与时间相关的。在机器人技术中，动态力是由于机构的运动而产生的。通过加速度计测量该力可以了解机器人移动的速度/速率。

陀螺仪

陀螺仪，也简称“陀螺仪”，是测量旋转速度的装置。在机器人技术中，它们在稳定驾驶机器人或测量航向或倾斜方面特别有用。这是通过对速率测量进行积分以获得总角位移测量来完成的。因此，陀螺仪可用于平衡机器人，并可以通过编程通知机器人是否跌倒。三种常用的陀螺仪类型是单轴陀螺仪、三轴陀螺仪和IMU。

IMU（惯性测量单元）

这是一种测量和指示加速度、角速率、方向和其他重力的电子设备。它由个加速计、个陀螺仪、有时（取决于航向要求）个磁力计组成。IMU用于操纵现代车辆，如飞机、导弹、无人机、卫星等。在导航系统中，IMU提供的数据被输入处理器，处理器用它来计算高度、位置和速度。

电压传感器

电压传感器是可以固定在机械或电子资产上的无线设备。它们提供持续监控，查找可能表明问题的电压数据。电压过高或过低可能会危及资产或表明可能存在问题。当超过阈值时，警报会快速传输到中央计算机系统。

电流传感器

该设备监视流经电线的电流并产生与该电流相对应的信号。该生成的信号可以是数字输出或模拟电压。然后，该信号可用于控制设备，存储在数据收集系统中以供进一步分析，或用于在电流表中显示测量到的电流。

将来自各种雷达、激光雷达和摄像头的数据结合起来创建车辆周围区域的单一模型或图像的能力称为传感器融合。由于平衡了各种传感器的优势，所产生的模型更加精确。然后，车辆系统可以使用通过传感器融合获得的数据来实现更智能的行为。利用软件算法，传感器融合结合来自不同类型传感器的数据，以生成最完整、最准确的环境模型。

传感器在机器人系统中提供重要的传感数据。这些数据包括位置、大小、方向、速度、距离、温度、重量、力以及许多其他有助于机器人感知环境和执行任务的因素。传感器与自动化和计算机化机械的需求越来越相关。