感知系統(tǒng)是機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)自主化的必須部分。根據(jù)傳感器的作用分，一般傳感器分為：
內(nèi)部傳感器（體內(nèi)傳感器）：主要測(cè)量機(jī)器人內(nèi)部系統(tǒng)，比如溫度，電機(jī)速度，電機(jī)載荷，電池電壓等。
外部傳感器（外界傳感器）：主要測(cè)量外界環(huán)境，比如距離測(cè)量，聲音，光線。
根據(jù)傳感器的運(yùn)行方式，可以分為：
被動(dòng)式傳感器：傳感器本身不發(fā)出能量，比如CCD，CMOS攝像頭傳感器，靠捕獲外界光線來獲得信息。
主動(dòng)式傳感器：傳感器會(huì)發(fā)出探測(cè)信號(hào)。比如超聲波，紅外，激光。但是此類傳感器的反射信號(hào)會(huì)受到很多物質(zhì)的影響，從而影響準(zhǔn)確的信號(hào)獲得。同時(shí)，信號(hào)還狠容易受到干擾，比如相鄰兩個(gè)機(jī)器人都發(fā)出超聲波，這些信號(hào)就會(huì)產(chǎn)生干擾。
傳感器一般有以下幾個(gè)指標(biāo)：
動(dòng)態(tài)范圍：是指?jìng)鞲衅髂軝z測(cè)的范圍。比如電流傳感器能夠測(cè)量1mA－20A的電流，那么這個(gè)傳感器的測(cè)量范圍就是10log（20/0.001)=43dB. 如果傳感器的輸入超出了傳感器的測(cè)量范圍，那么傳感器就不會(huì)顯示正確的測(cè)量值了。比如超聲波傳感器對(duì)近距離的物體無法測(cè)量。
分辨率：分辨率是指?jìng)鞲衅髂軠y(cè)量的最小差異。比如電流傳感器，它的分辨率可能是5mA，也就是說小于5mA的電流差異，它沒法檢測(cè)出。當(dāng)然越高分辨率的傳感器價(jià)格就越貴。
線性度：這是一個(gè)非常重要的指標(biāo)來衡量傳感器輸入和輸出的關(guān)系。
頻率：是指?jìng)鞲衅鞯牟蓸铀俣�。比如一個(gè)超聲波傳感器的采樣速度為20HZ，也就是說每秒鐘能掃描20次。
下面介紹一下常用的傳感器：
編碼器：主要用于測(cè)量電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度和速度。任何用電機(jī)的地方，都可以用編碼器來作為傳感器來獲得電機(jī)的輸出。
TOF 原理
激光傳感器：原理就是一個(gè)旋轉(zhuǎn)得反射鏡，將激光光束或者超聲波按一定間隔反射出去，然后根據(jù)旋轉(zhuǎn)得角度和時(shí)間差來得到不同角度得距離值。是用很典型得TOF原理。
不過對(duì)于激光傳感器而言，有3種檢測(cè)方式：
1）使用脈沖激光，按一定間隔發(fā)射激光，然后計(jì)算返回時(shí)間。這種方法和超聲波一樣，但是激光速度太快，所以對(duì)檢測(cè)元件要求太高，一般LaserScanner不用這種方式。
2）使用不同頻率得激光，按照一點(diǎn)順序，發(fā)射不同頻率得激光，通過檢測(cè)返回光束得頻率來得到距離。
3）相位差。多數(shù)激光傳感器用得是這種方法。通過檢測(cè)發(fā)射激光和反射激光得相位差來得到距離。
多普勒效應(yīng)傳感器：主要用于探測(cè)移動(dòng)物體的速度。目前戰(zhàn)斗機(jī)上用的雷達(dá)就是基于這個(gè)原理的。主要用于躲避快速移動(dòng)障埃物。
多普勒原理（Doppler)：假設(shè)發(fā)射器以頻率ft發(fā)射波，接收器以頻率fr接受波，發(fā)射器和接收器之間的相對(duì)速度為v。
如果發(fā)射器在移動(dòng)，則 fr=ft/(1+v/c)
如果接收器在移動(dòng)，則 fr=ft(1+v/c)
通過計(jì)算多普勒頻移來得到相對(duì)速度v。
f=ft-fr=2*ft*v*cosA/c
f=多普勒頻移
A＝發(fā)射波和運(yùn)動(dòng)角度差
目前還沒有適合小型移動(dòng)機(jī)器人的相關(guān)傳感器出現(xiàn)。
視覺傳感器：攝像頭都是屬于視覺傳感器，目前200元一個(gè)的網(wǎng)絡(luò)攝像頭也都可以用作機(jī)器人的視覺傳感器。
光電編碼器的原理
電子羅盤：可以檢測(cè)機(jī)器人與地球南北極之間的角度，從而獲得機(jī)器人的朝向。但是精度很低。而且任何磁性物體都會(huì)造成羅盤失靈，比如揚(yáng)聲器。所以要配合其它傳感器，比如編碼器一起使用才能獲得比較好的定位效果。
主要有hall-effect和flux-gate兩種：Hall-Effect 原理的電子羅盤和Flux-gate 原理的電子羅盤
陀螺儀：又分機(jī)械陀螺儀和光電陀螺儀�？梢詸z測(cè)絕對(duì)朝向。但是目前價(jià)格過高，只在飛機(jī)上采用。目前最好的光電陀螺儀能提供100KHz的采樣頻率，同時(shí)提供0.0001degress/hr的分辨率。但是價(jià)格也是同樣昂貴。
GPS系統(tǒng)：這個(gè)相比不需要太多的解釋。GPS系統(tǒng)分為標(biāo)準(zhǔn)GPS和差分GPS系統(tǒng)。標(biāo)準(zhǔn)GPS系統(tǒng)能提供15m的誤差定位，而差分GPS系統(tǒng)能提供高達(dá)1m內(nèi)誤差的定位。如果再考慮相位差信號(hào)的話，最新的GPS設(shè)備能提供精確到10cm的定位坐標(biāo)。怪不得美國(guó)人現(xiàn)在的導(dǎo)彈精確度如此之高。
超聲波傳感器：超聲波傳感器是基于TOF原理。首先發(fā)射一組聲波脈沖信號(hào)，然后一個(gè)積分器就開始計(jì)算發(fā)射時(shí)間。一個(gè)返回信號(hào)閥值接著就會(huì)被設(shè)定來接受回波信號(hào)，這個(gè)閥值會(huì)隨著時(shí)間的增加而減小，因?yàn)榛夭〞?huì)隨著距離的增加而發(fā)散，從而強(qiáng)度變小。但是在剛發(fā)射信號(hào)的時(shí)候，返回信號(hào)的閥值會(huì)被設(shè)定的很高以防止發(fā)射波直接觸發(fā)接受器，但是這樣造成一個(gè)問題，就是如果檢測(cè)的距離很短，在閥值沒有下降之前，返回信號(hào)已經(jīng)到達(dá)接收器，這時(shí)，接收器會(huì)認(rèn)為這個(gè)返回信號(hào)是剛發(fā)出的信號(hào)，從而拒絕接受。超聲波傳感器就會(huì)有一個(gè)探測(cè)盲區(qū)，沒法這樣對(duì)近距離物體探測(cè)。一般超聲波探測(cè)器的頻率為40Hz，探測(cè)范圍為12c'm－5m，精度為98%-99.1%,分辨率為2cm。同時(shí)超聲波是一個(gè)20－40度角的面探測(cè)，所以可以使用若干個(gè)超聲波組成一個(gè)超聲波陣列來獲得180度甚至360的探測(cè)范圍。 超聲波還有其它幾個(gè)缺點(diǎn)，比如交叉感應(yīng)，掃描頻率低，尤其是使用超聲波陣列的時(shí)候，還有回波衰減，折射等問題。不過對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人來說，超聲波還是目前最廉價(jià)和有效的傳感器。
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