机器人是如何感知环境并做出反应?
一、机器人是如何感知环境并做出反应?
人类通过视觉、嗅觉、听觉、味觉和触觉感知世界,但人类的躯体在大自然中是很弱小的,我们既没有精准的导航系统,没有夜视的能力,也无法飞行,所以我们只能从各种动物身上寻求灵感。
比如蝙蝠的超声波反射机制、海豚的声纳系统、鸽子的自动导航系统、猫头鹰的夜视系统、人类的四肢协作模式、四足动物的运动方式等。
而机器人主要通过搭配各类传感器及定位导航技术硬件来获得这些仿生技能:
- 视觉:超声波传感器(超声导航)、毫米波雷达(红处导航)、激光雷达(激光导航)、单目相机和多目相机(光学导航)
- 听觉:声学传感器、振动传感器
- 嗅觉:嗅觉传感器
- 触觉:触觉传感器、力学传感器
- 味觉:味觉传感器
- 定位:北斗定位、GPS 定位、WIFI 定位
- 速度和加速度:速度传感器、加速度传感器、陀螺仪
现阶段传感器的成熟度和丰富度都很高了,目前主要是往灵敏度更高、体积更小的方向钻研。
苏黎世联邦理工学院的 Ascento Pro,身上搭载了摄像头、距离传感器、力传感器、惯量传感器和雷达等传感器元件,让它可以实时对环境进行数据采集和建模,从而规划出最稳妥的路线和运动方式,让其可以适应各种复杂环境。
自动驾驶的汽车实际上也是一种机器人。特斯拉汽车的传感器套件主要包含12个超声传感器、8个摄像头(风挡玻璃顶3个前视,B柱2个拍摄侧前方,前翼子板2个后视,车尾1个后视摄像头,以及1个DMS摄像头)、1个毫米波雷达,这些组成了特斯拉的视觉,可以让它看到汽车周围环境的广角,阅读路标,检测障碍物,管理超车期间的自动车道变更和感知驾驶员状态等。
内容节选自《机器人研究报告1.0》文章首发于: 河马机器人实验室公众号
二、人体通过什么感知环境?
人体通过五种感官来感知环境,分别为视觉、听觉、触觉、味觉和嗅觉。这些感官能够收集和传递各种信息,从而帮助我们了解和适应外部世界。
以下是每个感官的简要介绍:
1. 视觉:通过眼睛接收光线,将其转化为电信号,然后由大脑进行加工和解码,最终形成图像。视觉是人类最重要的感觉之一,我们通常依赖视觉来识别物体、读取文字、欣赏美景等。
2. 听觉:通过耳朵接收声音,将其转化为电信号,然后由大脑进行加工和解码,最终形成声音。听觉帮助我们了解周围的声音和语言,并提供定向和距离信息。
3. 触觉:通过皮肤、肌肉、关节等感受器官来感知力度、温度、震动等刺激。触觉是人类最早发展的感觉之一,也是我们与外界最直接的接触方式。
4. 味觉:通过舌头上的味蕾来感知不同的味道,如甜、咸、酸、苦和鲜。味觉是我们感受食物的方式之一,也是一种基本的生命维持机能。
5. 嗅觉:通过鼻子中的嗅觉细胞来感知气味。嗅觉帮助我们识别不同的气味,如花香、烟味、食物等。
这五种感官相互配合,让我们在日常生活中能够对外部世界有更全面、多样化的认知和体验。
三、adas环境感知方案?
1.传感器融合
因为传感器有各自的优缺点,所以需要融合来扬长避短。摄像头与毫米波雷达是ADAS中最常用的传感器是。
摄像头 - 优势:目标识别能力强,可以对车辆,自行车,行人等目标进行分类。劣势:距离信息不是直接测量得到的。特别是在恶劣天气和光照环境环境下距离信息不准确。
毫米波雷达 - 优势:直接测量目标的位置和速度。受到天气及环境的影响小。劣势: 于雷达的信号较为稀疏,不便通过雷达进行目标识别。这些性质正好与摄像头形成互补。
信息融合又可分为目标级融合和信号级融合。
目标级融合: 每个传感器先各自处理原始信号生成目标。在目标的基础上进行融合。- 优势: 对控制器的算力和通信传输要求低。劣势: 是传感器在独立处理信号时会有信息丢失。
数据级融合: 在原始数据级就进行融合。- 优势:信息丢失少,精度高,劣势:对控制器的算力和通信传输要求高。
在架构设计时需要找到精度和算力分布的平衡点。
L2级别ADAS采用前视摄像头和雷达目标级融合的方案。雷达输出target信号,摄像头为类似mobileye的智能摄像头,输出track信号。
模块分为数据有效性验证,时间补偿,雷达聚类,目标匹配,新目标生成,航迹追踪,目标管理等子模块:
2.雷达聚类
毫米波雷达通过分析雷达反射的回波进行目标的定位测速。雷达底层信号处理回波通过快速傅里叶变换fft,反射点,恒虚警处理cfar,关键点。这些步骤一般在内雷达部件内部完成。
雷达输出的信号分为:target,object,track。target信号为未经过聚类的反射点。由于回波反射,特别是在旁边车辆,隧道,或者有路边栅栏的情况,回波多次反射噪音较大。一个目标也会出现多个target信号。
object为聚类之后的目标点。置信度高于object。track是object进行追踪后,带有ID,置信度最高, 但因为目标稳定追踪后才会输出,所以新目标出现会有延时。
-目标聚类
雷达target聚类得到object。雷达target先需要进行目标进行滤除。
因为不知道雷达簇的个数,并且对算法实时性要求高,一般采用基于距离或密度的聚类。如eclidean clustering和dbscan。
在簇核心的选择上可以选择反射能量大的点,或者以上次聚类的结果做为核心。在距离参数上,除了空间距欧式离外,或者采用马氏距离。雷达只能提供径向距离和速度,不
四、jbl环境感知怎么用?
在音控台上连接上jbl音箱,然后开启环境感知,就可以根据周遭环境进行音效的调节
五、机器人是如何感知外界的?
传感器
你给他装什么类型信号接收器和处理器,他就能感知到什么类型的。
六、汽车环境感知系统的组成?
1. 包括传感器、数据处理单元和决策控制单元。2. 传感器是汽车环境感知系统的重要组成部分,它可以通过感知周围的环境信息,如车辆、行人、道路标志等。传感器可以包括摄像头、雷达、激光雷达等,通过不同的传感器可以获取不同的环境信息。 数据处理单元负责对传感器获取的数据进行处理和分析,将其转化为可供决策控制单元使用的信息。数据处理单元可以使用计算机视觉、机器学习等技术进行数据处理和分析。 决策控制单元根据传感器获取的环境信息和数据处理单元处理的信息,进行决策和控制汽车的行为。决策控制单元可以根据环境信息进行路径规划、障碍物避让等操作,以确保汽车的安全行驶。3. 还可以延伸到其他方面,如车载通信系统、地图导航系统等。车载通信系统可以与其他车辆或交通基础设施进行通信,获取更全面的环境信息。地图导航系统可以提供车辆当前位置和周围道路信息,辅助汽车环境感知系统的工作。这些组成部分的协同工作可以提高汽车的环境感知能力,提高行驶的安全性和效率。
七、jbl环境感知什么用?
Jbl的环境感知,是用来感应当前的音效部署环境,可以用来实时自动调节
八、机器人发展瓶颈
机器人发展瓶颈解析
近年来,机器人技术取得了长足的发展,从工业制造中的自动化生产,到家庭服务中的智能助手,机器人的应用越来越广泛。然而,尽管机器人在各个领域都有着极高的潜力,但其进一步发展仍然面临一些关键的瓶颈。本文将对目前机器人发展的瓶颈进行深入分析,并探讨可能的解决方案。
1. 硬件技术限制
机器人的硬件技术是制约其发展的一个重要方面。尽管硬件设备的功能和性能不断提升,但仍面临一些技术限制。比如,机器人在处理复杂环境和动态场景时的感知和决策能力相对有限。此外,机器人的能源供应和续航能力也是一个挑战。
为了克服这些硬件技术限制,研究人员不断地在机器人的感知、识别、定位和路径规划等方面进行探索与创新。例如,利用深度学习算法和大数据分析,可以提高机器人的感知和识别能力。另外,使用先进的传感器和导航系统,可以提升机器人的定位和路径规划能力。
2. 缺乏智能算法
虽然机器人的硬件设备得到了改进,但仅有优秀的硬件还不足以让机器人实现真正的智能化。智能算法是机器人赋予认知和学习能力的基础。然而,目前智能算法仍然存在一些挑战。
首先,机器人面临的任务和环境复杂多样,需要可靠且高效的智能算法来解决。其次,机器人需要具备自主学习的能力,能够从实践中不断优化和改进自己的行为和决策。最后,机器人还需要能够进行知识表示和推理,以便更好地理解和应对不同的情境。
为了克服这些问题,研究人员正在积极开展智能算法的研究。例如,深度强化学习算法的发展为机器人的自主学习提供了新的可能性。另外,机器人的知识表示和推理能力也在不断进步。
3. 法律与道德问题
机器人技术的迅速发展也带来了一系列的法律和道德问题。例如,机器人的自主决策引发了对责任和道德义务的讨论。当机器人在执行任务时出现错误时,应该由谁承担责任?机器人在面对生命和安全问题时应该如何做出决策?
此外,机器人的隐私和数据安全也是一个热点问题。机器人在收集和处理个人数据时,如何保护用户的隐私?如何防止机器人被黑客攻击和滥用?这些问题都需要制定相应的法律和伦理规范。
4. 人机交互界面
机器人的人机交互界面是机器人技术中的一个关键环节。一个好的人机交互界面可以提高机器人的使用便利性和用户体验。然而,目前的人机交互界面仍然存在一些问题。
首先,机器人的语音识别和自然语言理解能力有待改进。人机对话往往存在理解困难和交流障碍。其次,机器人的情感交互能力相对较弱,无法准确识别和理解用户的情绪和表达。最后,机器人的操作界面和交互设计需要更人性化和易用。
为了改善人机交互界面,研究人员正致力于改进机器人的语音识别、自然语言处理和情感识别技术。另外,设计师也在不断探索更好的操作界面和交互设计方案。
5. 对机器人的接受度
尽管机器人技术发展迅速,但在实际应用中,机器人仍然面临一定的接受度问题。有些人对机器人存在抵触情绪,担心机器人会取代人类的工作岗位,或者对人类社会产生其他负面影响。
为了提高机器人的接受度,需要进一步加强机器人的社会化设计和人性化关怀。机器人应该能够适应各种情境,并具备与人类进行友好和有效沟通的能力。此外,普及机器人相关的教育和宣传,也有助于提高公众对机器人的认知和理解。
结论
机器人技术发展的潜力巨大,但目前仍面临一些重要的瓶颈。解决这些瓶颈需要各方共同努力,包括研究人员、工程师、法律界和社会公众。通过持续的创新和合作,相信机器人将在未来实现更广泛的应用和发展。
九、机器人感知技术有哪些?
机器人感知技术包括视觉感知、听觉感知、触觉感知、运动感知等。其中,视觉感知是机器人感知技术中最为重要的一部分,它能够让机器人通过图像识别来感知周围环境,并做出相应的决策。
此外,听觉感知和触觉感知也是机器人感知技术中比较重要的部分,它们能够让机器人通过声音和触觉来感知周围环境,并做出相应的反应。
十、人感知环境刺激需要哪些条件?
1、知觉的整体性 知觉对象具有不同的属性,由不同的部分组成,但是人并不把这对象的不同属性、不同部分看作孤立的,而是把它作为一个统一的整体来反映,这就是知觉的整体性.例如我们在看到一只铅球时,就会觉得它硬、冷、圆、光,这是人的多种感觉的共同作用而产生的一个整体的认识,即知觉水平的认识.
2、知觉的选择性 知觉的选择性是指在许多知觉对象中,对其中部分对象知觉得特别清晰,其余的对象则作为背景而知觉得比较模糊. 影响知觉选择的因素,从客观方面来看,有刺激的变化、对比、位置、运动、大小、强度、反复出现等;从主观方面来看,有经验、情绪、动机、兴趣、需要等.
3、知觉的理解性 在感知事物时,人总是根据以往往的知识经验来对事物进行理解和补充,即回答“是什么”的问题,这就是知觉的理解性. 理解在知觉中的作用是极为重要的,理解可以使知觉更为深刻、更为精确,可以使知觉的速度提高.言语在知觉的理解中起了一定的指导作用.
4、知觉的恒常性 当知觉的条件在一定范围内变化时,知觉的映象仍然相对地保持不变(无论是形状、大小、颜色、还有亮度),这就是知觉的恒常性. 知觉的恒常性在一定的条件下会被破坏.例如,远在1000米以上,形状知觉的恒常性会被破坏,在色光和强光下,颜色的恒常性也会被破坏. 影响知觉恒常性因素主要是理解的作用,即经验的作用.由于人能够不受观察条件、距离等)的影响,而始终根据经验按事实的本来面貌来反映事物,从而可以有效地适应环境,经验越丰富,越有助于感知对象的恒常性.