任何機(jī)器人都離不開(kāi)傳感器，機(jī)器人要具備智能行為，就必須不斷感知外部環(huán)境并做出相應(yīng)的決策行為，而我們常用的掃地機(jī)器人都有哪些傳感器呢？包括超聲波傳感器、紅外測(cè)距傳感器、接觸傳感器、紅外光電傳感器、防碰撞傳感器、防跌落傳感器、防過(guò)熱傳感器、集塵盒防滿傳感器、邊緣檢測(cè)傳感器等眾多傳感器。

超聲波傳感器

超聲波是具有一定頻率范圍的聲波，它具有在同一介質(zhì)中以恒定速率傳播的特性，在不同介質(zhì)的界面會(huì)發(fā)生反射。 利用該特性，可以根據(jù)該特性測(cè)量透射波和反射波。之間的時(shí)間間隔，從而達(dá)到測(cè)量距離的功能。在掃地機(jī)器人中，避障功能的實(shí)現(xiàn)是基于超聲波測(cè)距原理。它的傳感器部分由三對(duì)組成（每對(duì)包括一個(gè)發(fā)射探頭和一個(gè)接收探頭），共六個(gè)超聲波傳感器頭。

頻率為40kHz、幅度為5V的超聲波信號(hào)由單獨(dú)的振蕩電路產(chǎn)生。在控制器發(fā)送的路徑選擇信號(hào)的作用下，將40kHz的振蕩信號(hào)加到超聲波發(fā)射探頭的兩端，從而產(chǎn)生超聲波信號(hào)給超聲波發(fā)射器。外部排放，當(dāng)信號(hào)遇到障礙物時(shí)，會(huì)產(chǎn)生反射波。當(dāng)接收器接收到反射波后，可根據(jù)前述測(cè)距原理準(zhǔn)確判斷障礙物的距離；同時(shí)，根據(jù)信號(hào)的幅值也可以初步確定障礙物的大小。

超聲波傳感器采用直接反射檢測(cè)方式，位于傳感器前方的被檢測(cè)物體將發(fā)出的聲波部分傳回傳感器的接收器，使傳感器檢測(cè)到被檢測(cè)物體，并由單片機(jī)系統(tǒng)處理，確定大小、距離和一般屬性 前面的物體。

紅外測(cè)距傳感器

紅外測(cè)距傳感器利用紅外信號(hào)在距離障礙物的不同距離處反射強(qiáng)度不同的原理來(lái)檢測(cè)障礙物的距離，紅外測(cè)距傳感器具有一對(duì)紅外信號(hào)發(fā)射和接收二極管，發(fā)射管發(fā)射特定頻率的紅外信號(hào)，接收管接收該頻率的紅外信號(hào)。當(dāng)紅外探測(cè)方向遇到障礙物時(shí)，紅外信號(hào)被反射回來(lái)接收。紅外線的返回信號(hào)經(jīng)過(guò)接收處理后，可用于識(shí)別周圍環(huán)境的變化。

觸摸傳感器

接觸式厚度測(cè)量通常采用電感式位移傳感器、電容式位移傳感器、電位器式位移傳感器、霍爾位移傳感器等（見(jiàn)位移傳感器）。為了連續(xù)測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的厚度，位移傳感器的活動(dòng)端常安裝滾動(dòng)觸點(diǎn)以減少磨損。接觸式厚度傳感器可以測(cè)量物體的高度和空間的大小，掃地機(jī)器人可以以此來(lái)檢測(cè)障礙物的高度，并做出進(jìn)一步的判斷來(lái)發(fā)揮其功能。

紅外光電傳感器

濁度傳感器的外殼固定在被測(cè)箱內(nèi)，以一定波長(zhǎng)的紅外發(fā)光二極管為檢測(cè)光源，穿透被測(cè)溶液，檢測(cè)透射光強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè) 溶液的混濁程度，紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外光穿透待測(cè)溶液的介質(zhì)，被接收端的光電晶體管接收，產(chǎn)生光電流。由于溶液中所含的介質(zhì)、灰塵顆粒大小和密度不同，光電晶體管的光電流近似呈線性變化，濾波輸出后，得到與濁度相關(guān)的檢測(cè)信號(hào)。

防碰撞傳感器

由于各種因素的影響，掃地機(jī)器人遇到障礙物在所難免，為了應(yīng)對(duì)這種情況，我們利用光電開(kāi)關(guān)傳感器來(lái)感應(yīng)掃地機(jī)器人外部受到的撞擊以及撞擊的大致位置，以便掃地機(jī)器人做出相應(yīng)的決策。

掃地機(jī)器人前端設(shè)計(jì)有約180°的碰撞板，碰撞板左右兩側(cè)安裝光電開(kāi)關(guān)，光電開(kāi)關(guān)由一對(duì)紅外發(fā)射管組成。發(fā)光二極管發(fā)出的紅外光通過(guò)機(jī)器人本體上的特殊孔被光電二極管接收。 當(dāng)機(jī)身的防撞板發(fā)生碰撞時(shí)，防撞板會(huì)堵住機(jī)身上的特殊孔。這阻礙了紅外線的接收將信息傳遞給控制系統(tǒng)，光電開(kāi)關(guān)的工作原理如圖所示，這種結(jié)構(gòu)可以避免測(cè)量盲點(diǎn)造成的誤差，掃地機(jī)器人任意方向的碰撞都會(huì)引起左右光電開(kāi)關(guān)的響應(yīng)，從而根據(jù)碰撞的方向做出相應(yīng)的響應(yīng)。

防跌落傳感器

為防止機(jī)器人在遇到臺(tái)階時(shí)跌落，機(jī)器人背部安裝了三個(gè)防跌落傳感器。防跌落傳感器還使用超聲波進(jìn)行距離測(cè)量，當(dāng)掃地機(jī)器人行進(jìn)到臺(tái)階邊緣時(shí)，防跌落傳感器利用超聲波測(cè)量掃地機(jī)器人與地面的距離。 當(dāng)超過(guò)限值值時(shí)，向控制器發(fā)送信號(hào)，控制器控制掃地機(jī)器人轉(zhuǎn)向，改變掃地機(jī)器人的前進(jìn)方向，從而達(dá)到防止跌倒的目的。

邊緣檢測(cè)傳感器

邊緣檢測(cè)傳感器是一個(gè)機(jī)械開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)的觸發(fā)端設(shè)計(jì)為滑輪結(jié)構(gòu)，機(jī)器人兩側(cè)各安裝一個(gè)，保證機(jī)器人始終靠墻邊行走，這樣可以更好地清潔墻壁邊緣的死角。

陀螺儀

鑒于電子羅盤易受電磁干擾和光電編碼器因車輪打滑等不確定因素導(dǎo)致測(cè)角不準(zhǔn)確的特點(diǎn)，陀螺儀還需要一個(gè)傳感器來(lái)判斷物體的運(yùn)動(dòng)方向，可以準(zhǔn)確測(cè)量運(yùn)動(dòng) 發(fā)生上述情況時(shí)的對(duì)象，運(yùn)動(dòng)的角度。陀螺儀是一種用于測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的角度、角速度和角加速度的傳感器，可以有效解決上述問(wèn)題。