果园力传感器实验室

由于机器人避障系统具有线性动力学模型，且系统噪声和传感器噪声是高斯分布的白噪声模型，卡尔曼滤波为融合多传感器数据提供一个统计意义下的较优估计。应用到机器人避障系统的多传感器信息处理中，国内外学者经常选用的是联合式卡尔曼滤波法，其基本思想是采用一组并行运行的滤波器模块，每一个模块只处理某一个特定传感器的信息。另外，还采用了一个“主滤波器”对来自所有局部滤波器的信息进行融合。这种结构明显的优势在于：计算量平均分布在各个并行滤波器中，主滤波器的计算负担不大；具备了多种冗余信息，可以通过适当的重构算法设计提供强容错能力。传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以，不必选得过高。果园力传感器实验室

传感器故障诊断：模糊诊断方法。模糊诊断方法就是以模糊数学为理论基础，依据系统的传感器的模糊状态进行状态识别、推理并作出决策的一种故障诊断方法。模糊故障诊断方法的优点是能够充分利用**经验，考虑了故障状态及**经验的模糊性，使得诊断结果更为合理，同时模糊诊断计算量相对较小，诊断速度快，实时性好，便于在计算机上应用，且准确率也较高。经常被国内外学者应用到机器人避障系统中，进行传感器输出结果的诊断。但模糊故障诊断方法也有其不完善的方面，如隶属函数的选取、各个诊断规则的运用，至今并无同一原则，常依具体问题而定。果园力传感器实验室要进行—个具体的测量工作，首先要考虑采用何种原理的传感器，这需要分析多方面的因素之后才能确定。

机器人避障需要哪些传感器？自主导航技术是现代智能移动机器人实现行走的重要标志，而避障又是实现自主导航的基本要求，它是指机器人在行走过程中通过传感器感知到的防碍其运动的静态或动态物体，按照一定的算法进行实时路径更新，绕开障碍物，并到达目的地。在机器人的自主移动中，传感器发挥了十分重要的作用，它能够实时感知周围环境信息，包括障碍物的尺寸、形状、位置、姿态等，避障使用的传感器种类很多，均有各自不同的特点及原理，其中会涉及到视觉、超声波、红外、激光雷达等多种传感器。

基于传感器信息在机器人避障方面的应用研究：（1）为了在实现机器人避障系统多传感器数据融合，处理器结构将朝并行体行结构发展，包括传感器功能的并行结构和算法及功能的并行结构。（2）机器人的避障系统愈高级，传感器就愈多，信息处理愈复杂，会遇到多速率采样问题。但是现有成熟的计算机控制理论涉及的都是单速率采样，即假定系统中所有A/D，D/A通道都以同样的采样速率工作。为填补此项空白，就很有必要研究多速率采样控制系统的建模，分析及设计方法。所以，机器人多传感器多速率采样控制系统研究是传感器系统今后发展方向之一。常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种，所以传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。

为了检测作业对象及环境或机器人与它们的关系，在机器系统上安装了触觉传感器、视觉传感器、力觉传感器、接近觉传感器、超声波传感器和听觉传感器，很大程度改善了机器人工作状况，使其能够更充分地完成复杂的工作。由于外部传感器为集多种学科于一身的产品，有些方面还在探索之中，随着外部传感器的进一步完善，机器人的功能越来越强大，将在许多领域为人类做出更大贡献。工业机器人市场的大幕已经拉开，世界机器人市场的需求即将进人喷发期，中国潜在的巨大机械设备生产市场需求已初露端倪，工业机器人进军机床行业投资前景可期。视觉传感器集成了多种检测功能。果园力传感器实验室

精度：精度是传感器的一个重要的性能指标，它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。果园力传感器实验室

传感器的选择好坏直接关系到多关节机器人采集周围环境信息量的多少，因此目前机器人避障系统选择传感器类型和数量有两种不同的方法：基于环境的优化原则选择法和基于任务选择法。（1）基于环境的优化原则选择法：设计阶段的预选择以及适合环境和系统状态变化的实时选择，前者给出了恰当的传感器数量和操作速度之间的关系，该关系可决定多传感器避障系统中传感器单元的优化排列，后者通过贝叶斯方法利用任何先验的物体信息决定传感器的定位，使传感器对障碍物体假设不确定性较小。（2）基于任务的选择法：此方法主要思想是基于避障的任务，将完成该任务的过程按时间及感知范围划分为若干段，即将任务分解，根据每个阶段所需的传感器信息合理地选择传感器的种类和数量。果园力传感器实验室

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