Robot dùng cảm biến để nhận biết môi trường như thế nào?

• Môi trường xung quanh
• Cảm biến
• Robot

Bạn sẽ học được gì

• Kể tên được các loại cảm biến chính mà robot có thể có.
• Giải thích được camera giúp robot chọn đường đi như thế nào.
• Mô tả được cảm biến laser và cảm biến chạm đo thế giới ra sao.

Cần biết trước

Biết robot là gì sẽ có ích, và bài đầu tiên về robot trong chủ đề này đã nói về điều đó.

Robot có thể có những giác quan nào?

Robot có thể có cảm biến hoạt động giống giác quan của con người. Camera thu hình ảnh, micro thu âm thanh, còn một số bàn kẹp có cảm biến xúc giác để nhận biết tiếp xúc.

Thính giác cũng có thể có. Robot Perseverance có hai micro, nên nó nghe được âm thanh trên Sao Hỏa.

• Camera
• Micro
• Bàn kẹp có cảm biến xúc giác

Camera giúp robot tìm đường như thế nào?

Camera là đôi mắt của robot khi lái. Trên Perseverance, các camera tránh nguy hiểm (HazCam) phát hiện nguy hiểm trên đường phía trước và phía sau, chẳng hạn đá lớn, rãnh và đụn cát.

Khi lái, robot dừng lại thường xuyên để chụp ảnh lập thể mới của đoạn đường phía trước. Ảnh lập thể do hai camera tạo ra nên cho thấy độ sâu. Sau đó robot đánh giá những nguy hiểm có thể có.

Các hình ảnh 3D giúp robot tự quyết định nên lái đi đâu. Nó không cần hỏi đội trên Trái Đất ở từng bước.

• Hai camera
• Vật cản
• Đường đi robot chọn

Robot đo khoảng cách bằng ánh sáng như thế nào?

Robot có thể đo khoảng cách bằng lidar. Một dạng lidar (Light Detection and Ranging) dùng các xung laser để đo khoảng cách.

Chùm sáng bị bề mặt nó gặp phản xạ lại. Một cảm biến ghi ánh sáng phản xạ để đo khoảng cách.

NOAA mô tả lidar trên máy bay: các lần đo khoảng cách được kết hợp với dữ liệu vị trí, hướng, góc quét và hiệu chuẩn để tạo nhóm điểm độ cao dày đặc gọi là đám điểm (point cloud). Đây là ví dụ khảo sát Trái Đất bằng lidar trên máy bay, không phải mô tả mọi hệ thống lidar.

• Bộ phát laser và bộ thu
• Bề mặt bị chiếu
• Các điểm đo (đám điểm)

Robot cảm nhận vật nó chạm và vị trí cơ thể như thế nào?

Robot có thể cảm nhận bằng cách ép một cảm biến mềm vào vật. Cảm biến GelSight của MIT là một khối cao su trong suốt, một mặt phủ sơn kim loại. Khi mặt đó ép vào một vật, nó ôm theo hình dạng của vật.

Ở phía đối diện của khối cao su có ba đèn màu và một camera. Một nhóm ở MIT dùng dữ liệu từ GelSight để giúp robot đánh giá độ cứng của bề mặt nó chạm vào.

Một bàn kẹp cần hai khả năng: cảm nhận vật nó đang chạm (cảm nhận xúc giác) và biết vị trí các ngón của nó (cảm nhận vị trí cơ thể, proprioception). Perseverance cho thấy một cách khác để biết về chuyển động của chính nó. Ở chế độ lái mù, máy tính của nó tính quãng đường từ số vòng quay của bánh xe, không nhìn và không kiểm tra bánh có trượt hay không.

• Ngón kẹp có camera sau lớp đệm mềm
• Vật được kẹp
• Chỗ tiếp xúc bị ép lại

Ví dụ trong đời sống

Khi ngồi yên, bạn có thể chạm vào vài vật liệu quen thuộc và để ý mỗi bề mặt cho biết điều gì về hình dạng hay độ mềm. Đây chỉ là phép so sánh để hình dung cảm biến xúc giác: camera và cảm biến chạm cung cấp những loại thông tin khác nhau, còn robot không cảm nhận chúng theo cách con người làm.

Hiểu lầm thường gặp

Robot nhìn thế giới giống chúng ta. Camera chỉ cho robot các bức ảnh. Máy tính trên robot còn phải tìm ra nên làm gì với chúng, chẳng hạn chọn đường để lái.

Một cảm biến là đủ. Perseverance của NASA có camera và micro; khi lái mù, xe còn tính quãng đường từ số vòng quay bánh xe. Mỗi cách cung cấp thông tin khác nhau.

Câu hỏi thường gặp

Cảm biến trong robot là gì?

Cảm biến là bộ phận thu lấy một thứ từ thế giới, như ánh sáng, âm thanh hay sự va chạm, rồi biến nó thành thông tin. Camera, micro và cảm biến chạm là các ví dụ.

Robot có mắt không?

Một số robot có camera hoạt động như đôi mắt. NASA nói rằng trên Sao Hỏa, camera cho robot thị giác.

Lidar là gì?

Một dạng lidar dùng các xung laser để đo khoảng cách.

Robot có cảm nhận được sự va chạm không?

Có, nhờ cảm biến xúc giác. Cảm biến GelSight của MIT giúp robot đánh giá độ cứng của bề mặt nó chạm vào.

Tóm tắt

• Robot có thể dùng camera, micro và cảm biến chạm để thu các loại thông tin khác nhau.
• Camera giúp robot phát hiện nguy hiểm và tự quyết định lái đi đâu, còn lidar có thể đo khoảng cách bằng xung laser.
• Cảm biến chạm như GelSight giúp robot đánh giá độ cứng, và bàn kẹp còn cần biết vị trí các ngón của nó.