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机器人感知技术及其简单应用研究

作者:未知

  摘 要:环境感知、运动控制、交互识别是机器人产业发展核心技术模块,其中感知是机器人运动、交互识别前提条件,一旦机器人失去感知能力,将无法帮助人们完成具体工作任务,使“感知+运控+交互”技术核心发展体系相互割裂,影响机器人产业综合发展成效,感知技术重要性随之凸显。文章通过探析机器人感知技术及其简单应用方略,推动机器人产业良性发展。
  关键词:机器人;感知技术;应用
  感知技术在科技公司计算机输入方式革命背景下应运而生,以语音、手势、面部、眼球为途径操控信息系统的技术称之为感知技术。当前人脸识别、语音命令发展相对较快,非接触手势控制、眼球追踪感知技术发展相对滞后,并受到业界瞩目。通过发展感知技术可使人们生活、生产更为便利,例如在眼球追踪技术支持下人们仅需盯着机器人就可以使其启动,应用其相关功能为人们提供服务。基于此,为提高机器人产业发展质量,探析机器人感知技术及其简单应用显得尤为重要。
  1 机器人感知技术
  大数据时代,描述事物数据样本不断增多,以不同目标、场景、视角为导向整合数据样本,得出不同感知结论,通过图像、文本、视觉、触觉、语音、视频等渠道感知事物特性,同时根据客观事物了解需求可将上述感知渠道融合在一起,在多特征融合基础上丰富数据融合模式。
  1.1 机器人感知技术逻辑
  感知模块是机器人系统稳定运行、高效控制的重要工具,然而工程系统内传感器仅针对单一数据信息进行识别处理,使机器人感知范围变窄,缺乏逻辑性,阻滞机器人感知技术发展。例如,2016年,特斯拉汽车(美国)在自驾模式下发生致死车祸,这与汽车传感器质量无直接关系,却与传感器布局关系紧密,主要源于该自驾模式未能充分利用距离传感器、视觉传感器及相关信息,使汽车感知逻辑不够严谨。
  基于感知技术逻辑性不强,机器人及相关技术目前仅能应用在简单的机械操作领域内,造成这种现象的主要原因是传感器复杂。为多渠道整合数据信息,使机器人对客观事物有精准判断,需从嗅觉、触觉、视觉、听觉、味觉等角度出发配置传感器,为此传感器种类较为复杂,成本相对较高,使用率较低。市场上应用频率较高机器人多配置语音传感器、视觉传感器,这些传感器相互独立,负责语音交互、目标检测,使数据整合范围变窄,机器人感知技术逻辑性有待加强。
  1.2 机器人感知技术特点
  人们为更好应用机器人,针对其技术特点进行分析,为深入研究指明方向。(1)技术存在“污染”特性。基于机器人对客观事物的感受,以数据为依托,为适应复杂的环境感知技术需搜集丰富的数据信息资源,在数据采集过程中不乏野点、冗余内容、噪声,徒增机器人感知信息综合处理压力。(2)技术存在“动态”特性。受机器人所处环境影响,感知技术需不断搜集、整合、存储、应用新数据,在调整机器人综合服务方式同时使其丧失稳定性,对服务辨别能力产生影响。(3)技术存在“失配”特性。机器人对传感器使用周期、工作频带有不同要求,使数据信息与感知功能很难匹配成功,降低机器人服务质量。
  基于机器人感知技术在获悉海量数据提供服务同时,容易受数据所累,为此感知技术需具备信息筛查能力,具体可从以下几个方面进行分析:其一,在关注机器人感知技术系统基础上更加关注其实用性,面向特定领域输出机器人并配置传感器,以元件质量检测为例,技术人员通过扫描、参数录入、语音操控等方式,面向机器人感知系统输出数据,使其对元件质量深入理解,在此基础上通过称量、扫描、试验等方式完成元件质量检测任务。其二,做好技术升级工作。为保障机器人感知技术与时俱进,可在机器人系统内装配感知技术自主升级程序,在联网状态下机器人可自动调试感知技术,并将该技术升级阻力以信息的形式传输至技术人员移动设备中,为技术人员调配传感器,清空存储数据,升级配套软件提供依据,确保机器人感知技术更加先进[1]。
  1.3 机器人感知技术融合
  受技术限制当前机器人服务领域较为单一,服务功能缺乏复合性,机器人淘汰速率较快,不仅影响机器人产业发展成效,还浪费机器人研发成本,不利于相关企业创造增收。基于此,需在理清机器人感知逻辑基础上加大融合型感知技术研究力度,将视觉、触觉、嗅觉、味觉等感官系统均纳入到该技术中。例如,发展“触觉+视觉融合技术”,使机器人在看到客观事物时,对其轮廓、大小、位置有一定了解后,通过触摸对其质地、质量、软硬有更加正确的判断,确保机器人可了解空间环境更多特质,为提供匹配服务提供依据。不同感官信息采集部位存在差异,为此可反应客观事物不同侧面,揭示事物内在关联。以现阶段技术水平单纯依靠机器人感知技术还无法得到完整的人工机理分析结论,为此需加大数据驱动法应用力度,建立结构化稀疏编码架构,推行多模态机器人感知技术融合计算机制,通过触觉阵列耦合、听觉情感计算、触—视—听等模态融合识别,解决机器人感知技术发展难题,为机器人在现实生活中的有效应用夯实技术基石[2]。
  2 机器人感知技术简单应用
  2.1 无人驾驶中机器人感知技术的简单应用
  汽车自动驾驶主要由控制执行、决策规划、环境感知3大块构成。首先,应用感知技术统筹车辆与外界的数据信息,对客观环境有一定了解,筛选信息交互关键环节,使汽车可模拟驾驶者感知能力,理清汽车与客观环境的关系,调整驾驶状态。其次,与外界交换信息,通过信息输出驾驭汽车构件,应用汽车功能,借助V2X通信技术将互联网与现代通信融合在一切,达到设备、外界设施、智能车辆三方信息共享目的。最后,根据外界环境变化情况及时传输驾乘数据,调整决策规划,确保控制执行系统随之发生响应,实现安全驾驶目标。
  2.2 自动化生产中机器人感知技术的简单应用
  为节约生产成本,保障产品质量,诸多企业引入机器人感知技术,将其应用在自动化生产流水线上。以存在一定污染性的化工厂为例,将传感器配置在污染气体净化环节,调整传感器参数,确保净化后的气体污染率达标,一旦污染气体净化不彻底,传感器将报警,并关停排气系统,待净化气体集中存储在储气槽内,传感器上传报警数据,技术人员通过解析数据信息可明晰净化疏漏环节,继而及时制动予以处理。若传感器在生产周期内报警2~3次,监管部门将接到由感知系统传出的信息,并赶赴现场进行指导、勒令整顿,根据国家法规下达惩处通知,在機器人传感技术应用基础上提高企业自动化生产质量[3]。   2.3 在“智慧生活”領域应用机器人感知技术
  (1)智能设备。手机可通过指纹、人脸、图形等方式解锁;电视、空调、洗衣机、音响等设备支持语音操控,人们只要说出指令就可以控制智能设备;扫地机器人可自动完成地面清扫工作任务,电量过低时可自动连接插座充电,继而在机器人感知技术支持下丰富电器设备功能,使人们生活品质得以有效提高。(2)智能消防。为保障居民人身财产安全,在诸多商厦及居民楼中安装智能消防系统。应用感知技术搜集、存储、上传客观环境内的消防数据。在GIS,GPS,GMS等IT技术支持下提供自动化消防服务,使消防工作者经由感知技术可第一时间了解消防数据,为制定应急消防预案,推行针对性服务举措,提高消防工作效率提供保障。(3)智慧交通。在交通系统中配置若干功效不一的传感器,如超速抓拍传感器、违章停车传感器、违章变道传感器、闯红灯传感器等。这些传感器与交通执法部门经由网络相互连接,同时推行配套惩处制度,用以保障交通系统安全稳定,应用感知技术提高公共交通资源综合利用率。(4)智慧出行。在火车站内配备互联网电子购票设备,人们通过触屏操作可在线购票、取票,在进站口配置人脸识别设备,将身份证放在指定区域与人脸影像进行比对,与身份信息相符的乘客予以放行[4]。
  3 结语
  为充分应用机器人感知技术,我国专业技术人员需加大相关技术研究力度,将其应用在人们生活、生产各个领域,在累积机器人感知技术应用经验基础上,为人们创新生产模式,提高生活品质奠定基础,推动当今社会朝着智能化方向发展。
  作者简介:谭帅(1987— ),女,河南南阳人,助教,硕士;研究方向:信号与信息处理。
  [参考文献]
  [1]杜铭浩.机器人感知技术及其简单应用[J].数字通信世界,2019(2):176-177.
  [2]卢建青.工业机器人的技术发展与运用研究[J].科学技术创新,2019(6):87-88.
  [3]马高远.上肢康复机器人主动意图感知技术研究[D].济南:山东大学,2018.
  [4]聂艳明,林吴航,董佩杰,等.基于NAO机器人的多种通道人机交互研究与案例实现[J].数字技术与应用,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
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