第三单元 活动4 智能机器人感官

知识库 1.碰撞检测传感器 如图3.4.12所示，碰撞检测传感器由一个接触导轮和一个接 触开关组成。当接触导轮碰到物体时，接触开关会被按下，此 时机器人就知道碰到了物体。碰撞检测传感器实际上就是一个 简单的电路开关键，它有断开或闭合两种状态。所有用于开、 关电器的开关和按钮都是碰撞检测传感器，触动它们时，它们 就能做出反应。
实例1：_________________________ 实例2：_________________________
知识库 1.灰度传感器 如图3.4.4所示，灰度传感器有一只发光二极管和一只光敏电阻，安 装在同一面上。灰度传感器主要用于颜色深浅的检测。在有效检测 距离内，发光二极管发出白光，照射在检测面上，检测面反射部分 光线，光敏电阻检测此光线的强度并将其转换为机器人可以识别的 信号。地面灰度传感器增强了机器人对地面环境的认知，适用的场 合比较多。例如，在灭火比赛中判断门口白线，在足球比赛中判断 机器人在场地中的位置，在各种轨迹比赛中沿黑线行走等。
头。声音探头能接收声音，一旦收到声音，它会和初 始声音强度值作比较，若比初始强度大，则指示灯会 亮，否则指示灯不亮。旋动强度调节螺丝，可以改变 初始声音强度值。声控传感器只能感知声音的有无， 无法分辨声音中包含的具体内容。
4.超声波测距传感器 如图3.4.7所示，超声波测距传感器主要包含发射器
和接收器，利用了超声波在空气中的传输距离和传输时
传感器是机器人的感觉器官，通过本活动，了解
常用的传感器及其应用，本活动分以下3个阶段进行： 1.机器人的视听：认识常见光电传感器、声音传感器， 了解其作用和工作过程。
2.机器人的触觉：认识碰撞、温度和湿度等类型传感 器，了解其作用和工作过程。
一、机器人的视听
机器人能够“看得见”、“听得到”，主要 是因为有光电传感器和声音传感器的帮助，这些 传感器构成了机器人的“视听器官”。
间成正比的原理，通过测算从发出到收到超声波的时间 来“感知”障碍物的距离。
二、机器人的触觉 人可以通过触觉器官来感知外界，做出反应。而机
器人的触觉传感器是通过相应的触敏元件来反馈接触信 号，从而使主控器能够接受到相应的信号并做出反应。
主题苑 机器人会展上，有一款机器人吸引了很多人的注意。如图 3.4.8所示，你只要触摸机器人某个部位，它就会做出相应的动 作；再触碰一下，它就停止动作。它还可以适时地提供给你当 前环境的温度、湿度等信息，给你生活上的温馨提醒。它是如 何做到的呢？
讨论会
1.结合自己的学习和生活，查阅有关资料， 试着举出几个触觉传感器的实例。
实例1：________________________ 实例2：________________________ 2.手机已经成为具有综合功能的便携式电子 设备。请你查阅资料，说说智能手机中都用到 哪些传感技术？
实例1：________________________ 实例2：________________________
大观园 案例1 自动打磨机器人 如图3.4.9所示，这是一款自动打 磨机器人。它拥有类似人类的手感和触觉，能够感知铸件尺 寸的差异并自动调整，打磨不同形状的铸件。铸件打磨机器 人实现了生产的智能化，既节省了人力，又提高了效率。
案例2 消防灭火机器人 如图3.4.10所示，这是一款消防机器人。它作为
达和立体视觉传感器能够帮助它导航和避障，所以它能 很好地适应室内和户外的环境。
2.追箱子 如图3.4.15所示，Altas不仅可以轻松抓取纸箱，而且还能在工 作人员将纸箱挪动过程中紧紧跟随纸箱。纸箱的每个面上都出现
了类似二维码的黑白格子，很显然，机器人之所以能如此快速地 定位，是因为这些二维码的帮助。
主题苑 机器人已经悄然进入我们的生活，生活中处处有它们的身
影。机器人餐厅里，它们可以准确地将食物送到客户的桌前； 迎宾机器人的人脸识别、语音对答功能，让它们成为很多公司 的“宣传员”。机器人是怎么识别方向、听懂我们说话的呢？
大观园 案例1 自动巡线小车 如图3.4.2所示，机器人小车底 部搭载了灰度传感器、红外传感器模块，机器人通过感 知地面不同颜色产生的信号，不仅可以做出相应的动作， 还可以像餐厅的送餐机器人一样沿着黑线移动。
活动4 智能机器人感官
目录
CONTENTS
1 机器人的视听 2 机器人的触觉
传感器是机器人感受外界信息的重要部件，就像人的眼睛、耳朵、皮肤感觉器
官一样，能够使机器人“看到”、“听到”或“触换到”外界环境。用于机器人的 传感器有许多种，如灰度传感器、红外传感器、声音传感器、碰撞检测传感器等。
活动分析
特种机器人的一种，在灭火和抢险救援中发挥着愈加举足轻重的作用。消防 机器人能代替消防救援人员进入易燃易爆、有毒、缺氧、浓烟等危险灾害事 故现场进行数据采集、处理、反馈，有效地解决消防人员在上述场所面临的 人身安全、数据信息采集不足等问题。现场指挥人员可以根据其反馈结果， 及时对灾情做出科学判断，并对灾害事故现场工作做然看起来有些残忍，
不过只有这样，机器人才能提高平衡能力。如图3.4.16所示，在 测试过程中，Altas被踢倒后，能够很迅速站起来，十分令人惊奇。
谢谢
1.走到一些宾馆大门前面，大门就能自动打开，这是红 外传感器在发挥作用，结合自己的学习和生活，查找有关 资料，试举出几个光电传感器的应用实例。
实例1：_________________________ 实例2：_________________________ 2.生活中，不时能遇到声音传感器的应用实例，比如发 出声音就可以打开楼道里的灯，结合自己的学习和生活， 查找有关资料，试举出几个声音传感器的应用实例。
案例2 自动避让小车 如图3.4.3所示，机器人小车头部 搭载了声音传感器、超声波传感器模块。可以直接通过语 音给小车下达“启动”和“停止”的指令。机器人无需任 何人工调整就可以获得障碍物准确的距离，像蝙蝠一样通 过声纳来感知周围的环境，可以根据障碍物的距离精确地 控制机器人的电机运行，轻松地避开障碍物。
案例3 环境监测机器人 如图3.4.11所示，这是一款自动监测环 境的机器人。该型机器人能够通过车载摄像头、超声波传感器及环 境参数监测设备，回传现场视频影像、超声波雷达图像等信号，且 能对目标环境进行温度、湿度、烟雾等参数的采集。它可用于复杂 环境下的环保工作作业，也可以成为家庭管家，当温度、湿度过高 或过低时，或发生火灾、液化气泄漏，或家里有未知人员进入时， 会自动发出语音警报，同时发送短信到主人手机来通知主人。
2.温度和湿度传感器 如图3.4.13所示，温度传感器是利用温度的变化使敏感元件
（如热敏电阻、热电偶等）的电阻率和电阻值发生变化。同样，湿 度传感器的湿敏电阻上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的 水蒸气吸附在感湿膜上时，敏感元件的电阻率和电阻值都发生变化。 人们正是利用了这种特性将这种变化转化成电信号，通过获取和处 理这种电信号，可对温度或湿度的变化做出反应。
最酷的人形机器人
Altas是第三代双足机器人，它是目前我们看到的最 厉害的人形机器人。Altas具有优越的动力平衡，它不仅 能够像人一样在室外行走，搬运、追踪箱子，还可以在 摔倒后迅速爬起来。
1.室外行走 如图3.4.14所示，无论是山林还是雪地，Altas都能 够自由行走，并且走得很稳定，十分令人震惊。Altas借 助于四肢和身躯的传感器维持身体平衡，头部的激光雷
2.红外传感器 如图3.4.5所示，红外传感器主要包含发射管和接收管。 工作时，发射管可不停地发射红外线，发射出去的红外线
遇到障碍物就会反射回来。接受管用来接收反射回来的红
外线。如果接受管接收到红外线，说明前方有障碍物，并 且指示灯会亮，否则说明前方没有障碍物。
3.声控传感器 如图3.4.6所示，声控传感器的主要部件是声音探