科學技術的日新月異，時代正在向電子化，自動化，信息化，智能化等領域發展，近年通信技術和智能化信息處理技術也在迅猛的發展，使得自助式移動機器人技術達到使用化程度，傳感器技術在其中發揮著重要的作用，其中，移動機器人智能化的一個重要標志便是自主導航，而實現機器人自主導航有個基本要求：避障。避障，是指移動機器人根據采集的障礙物的狀態信息，在行走過程中通過傳感器感知到妨礙其通行的靜態和動態物體時，按照一定的方法進行有效地避障，達到目標點。

移動機器人避障與導航的實現方式：實現避障與導航的必要條件是環境感知，在未知或者是部分未知的環境下避障需要通過傳感器獲取周圍環境信息，包括障礙物的尺寸、形狀和位置等信息。避障使用的傳感器主要有超聲波傳感器、視覺傳感器、紅外傳感器、激光傳感器等。下面我們具體說說這幾個傳感器的工作原理.

超聲波傳感器

超聲波傳感器檢測距離原理是：測出發出超聲波至再檢測到發出的超聲波的時間差，同時根據聲速計算出物體的距離。由于超聲波在空氣中的速度與溫濕度有關，在比較精確的測量中，需把溫濕度的變化和其它因素考慮進去。

超聲波傳感器一般適用于探測距離較長的應用，一般有效探測距離為32cm到6米，其中會有一個幾十毫米左右的小探測盲區。由于超聲傳感器的成本低、實現方法簡單、技術成熟，是移動機器人中常用的傳感器。此外，超聲波的測量周期，不同材料對聲波的反射或者吸引是不相同的，還有多個超聲傳感器之間有可能會互相干擾，這都是實際應用的過程中需要考慮的。

紅外線傳感器

紅外測距都是采用三角測距的原理。紅外發射器按照一定角度發射紅外光束，遇到物體之后，光會反向回來，檢測到反射光之后，通過結構上的幾何三角關系，就可以計算出物體距離D。

當D的距離足夠近的時候，上圖中L值會相當大，如果超過CCD的探測范圍，這時，雖然物體很近，但是傳感器反而看不到了。當物體距離D很大時，L值就會很小，測量量精度會變差。因此，常見的紅外傳感器 測量距離都比較近，小于超聲波，同時遠距離測量也有小距離的限制。另外，對于透明的或者近似黑體的物體，紅外傳感器是無法檢測距離的。但相對于超聲來說，紅外傳感器具有更高的帶寬。

激光傳感器

常見的激光雷達是基于飛行時間的（ToF，time of flight），通過測量激光的飛行時間來進行測距d=ct/2，類似于前面提到的超聲測距公式，其中d是距離，c是光速，t是從發射到接收的時間間隔。激光雷達包括發射器和接收器 ，發射器用激光照射目標，接收器接收反向回的光波。機械式的激光雷達包括一個帶有鏡子的機械機構，鏡子的旋轉使得光束可以覆蓋 一個平面，這樣我們就可以測量到一個平面上的距離信息?！︼w行時間的測量也有不同的方法，比如使用脈沖激光，然后類似前面講的超聲方案，直接測量占用的時間，但因為光速遠高于聲速，需要非常高精度的時間測量元件，所以非常昂貴；另一種發射調頻后的連續激光波，通過測量接收到的反射波之間的差頻來測量時間。

視覺傳感器

視覺傳感器是指：通過對攝像機拍攝到的圖像進行圖像處理，來計算對象物的特征量（面積、重心、長度、位置等），并輸出數據和判斷結果的傳感器。

以上幾種是常見的幾種傳感器 ，各有其優點和缺點，在真正實際應用的過程中，一般是綜合配置使用多種不同的傳感器 ，以大化保證在各種不同的應用和環境條件下，機器人都能正確感知到障礙物信息。

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