你是否思考过，机器人如何”感知”它周遭的一切？正如人类依赖眼睛、皮肤和耳朵探索环境，现代机器人的核心感知能力同样源于一套精密的传感器系统。视觉、触觉与距离传感器如同机器人的”千里眼”、”灵敏感官”和”空间测量尺”，共同编织着机器人的环境感知网络，赋予其理解并安全高效交互于三维世界的非凡能力。

一、机器之眼：视觉传感器打开认知窗口

视觉传感器是机器人感知世界的”主通道”，核心功能是捕捉和处理光信息：

• 二维视觉成像： 普通摄像头如同机器人的”视网膜”，采集RGB图像。它为目标识别（识别特定物体如包裹、人脸）、场景理解（分析环境布局）及基础导航（如循线行驶）提供丰富信息。结合强大的机器视觉算法，机器人能解读图像内容。
• 深度感知突破： 深度相机（如结构光、ToF、双目视觉）则更进一步，能直接获取场景中各点距离摄像头的深度值，构建三维点云。这相当于为机器人安装了”立体视觉”，使其能精确理解物体大小、位置及环境的空间结构，是实现复杂自主导航、精确抓取和避障不可或缺的基础。视觉SLAM技术更是让机器人能在未知环境中一边构建地图，一边定位自身位置。

二、触觉交互：赋予机器人”指尖”的细腻感知

如果说视觉提供了宏观视野，触觉传感器则将精细化操作和安全交互变为可能。它们分布在机械臂末端或机器人”皮肤”表面：

• 接触与压力感知： 关键用途在于探测物体是否被触碰以及施加的压力大小。通过压阻式、电容式或光学原理工作的微传感器阵列，机器人能像人手一样感知微小的压力变化。
• 力与力矩反馈： 六维力/力矩传感器安装在机械臂关节或末端，精确保量机器人执行任务时施加在各个方向上的力与扭矩。这对于需要精细装配（如插入精密零件）、安全人机协作（及时停止或减轻力道避免伤人）以及灵巧操控软、脆或易变形物体（如水果、精密电子元件）至关重要。想象手术机器人若没有精密的触觉反馈，如何能精准感知组织弹性进行操作？

三、距离测量：精准把握空间关系的基石

距离传感器是机器人空间感知和实时避障的”哨兵”，提供简单而关键的”有多远”信息：

• 非接触测距： 它们不与目标物体接触即可快速、连续地测量距离。常见类型有：
• 超声波传感器： 利用声波反射，成本低，对烟雾、透明物体有一定穿透力，广泛用于室内避障、泊车辅助等中等精度场景。
• 红外测距： 基于三角测量原理，结构简单，常用于短距离检测（如扫地机防跌落）。
• 激光雷达 (LiDAR)： 通过发射并接收激光脉冲测距，精度高、响应快、测距远。无论是自动驾驶汽车构建周围环境的厘米级精度点云地图实现安全行驶，还是服务机器人在复杂室内环境中感知家具、行人位置并进行路径规划，激光雷达都是核心的”环境建模”传感器。
• 安全屏障： 多种距离传感器常组合构成机器人的电子安全区域（如安全光幕），一旦探测到有物体或人进入危险范围，控制系统立即触发急停，极大提升人机共存的安全性。

多传感器协同：融合感知驱动智能未来

现实世界复杂多变，单一传感器有其局限。视觉可能受光照、遮挡影响；触觉需物理接触；距离传感器对某些材质反射效果差。因此，多传感器融合技术（Sensor Fusion）是机器人智能感知的关键突破点。通过将视觉提供的丰富语义信息、触觉提供的精细力反馈、距离传感器提供的精准空间定位数据，结合惯性测量单元（IMU）的姿态信息等进行算法层面的智能融合，机器人才能构建出更全面、鲁棒、实时的环境模型。

这如同人类大脑综合处理来自五官的信息——融合感知让机器人不再仅“看到”或“碰到”，而是真正开始“理解”并安全高效地与三维世界交互。从工厂里灵巧协作的机械臂，到自主穿梭于仓库和街头的智能物流车，再到深入家庭的陪伴型机器人，正是这些核心传感器的持续进化和智能协同，不断拓展着机器人感知世界的边界与应用潜能。