基于机器人的红外线距离测量

超声波并不是测量机器人与物体间距离的唯一方法，也可以利用红外线。和超声波测量不同，红外线距离传感器不会去探测线光束的传播时间。因为对于我们感兴趣的距离，传输时间为10—15—10-12秒数量级。只有那些极为昂贵的电路才能应付这样的速度。红外线系统采用所谓视差技术。即测量已知光源和它的反射光束之间的反射角。它的工作方式是：红外线光束照射在一个场景上。光束经过传感器前的物体反射后。再照射到传感器。物体越接近，由于视差引起的角度变化就越大。反射光束照在一个非常小的线性光检测器矩阵上。光检测器矩阵连接分析物体距离的电路。这个电路可以提供数字或模拟输出。在这里我们将都做介绍。 此内容为AET网站原创，未经授权禁止转载。 红外线距离测量是一种在机器人领域广泛应用的技术，与传统的超声波测距相比，它具有不同的工作原理和优势。超声波测距依赖于声波在空气中的传播时间和反射，而红外线距离测量则利用了光学原理，特别是视差法。 视差技术是红外线测距的核心，它通过测量光源与反射光束之间的角度变化来确定物体的距离。当红外线光束照射到一个场景，部分光线会被物体反射回来。由于物体的存在，反射光束相对于原始光线会产生一个微小的角度变化，这个变化与物体到传感器的距离成正比。物体越近，角度变化越大。这一原理类似于我们双眼观察近处物体时产生的立体视觉效果，即视差。 为了捕捉并分析这个角度变化，红外线系统通常配备一个小型的线性光检测器矩阵。这种矩阵由多个光敏元件组成，它们能够感知反射光束的强度分布。当反射光束打在矩阵上，每个元件会记录下相应位置的光强，从而形成一个光强分布图。通过分析这个分布图，电路可以计算出反射角，并进一步推算出物体的距离。 电路的设计可以支持两种主要的输出类型：数字输出和模拟输出。数字输出通常以二进制形式表示距离，适合于简单的距离判断和控制任务，例如在机器人避障系统中，当物体距离达到预设阈值时触发报警或转向。模拟输出则提供了连续的电压或电流信号，反映物体距离的连续变化，适用于需要精确距离信息的应用，如精密定位或导航。 在机器人技术中，红外线距离传感器因其快速响应、高精度和较小的体积而备受青睐。它们不仅可用于避障，还能用于地图构建、自主导航、目标跟踪等复杂任务。随着科技的进步，这些传感器的成本逐渐降低，性能不断提高，使得更多的机器人应用可以受益于红外线测距技术。 早期的红外线传感器可能主要用于简单的目标检测，但随着技术的发展，现在的红外线传感器已经具备了更高的分辨率、更宽的测量范围以及更强的抗干扰能力。它们不仅被集成在工业机器人中，还广泛应用于服务机器人、无人机、智能家居设备等领域，极大地拓展了机器人系统的感知能力和智能水平。 红外线距离测量是机器人技术中的一个重要组成部分，它通过视差法实现了对物体精确、快速的测距，为机器人提供了关键的环境感知信息。无论是数字输出还是模拟输出，都能满足不同应用场景的需求，推动着机器人技术的不断发展和创新。