测量机器人的应用研究(2)
本文主要研究测量机器人的成长历史，仔细介绍了测量机器人的工作原理，研究其测量方法及应用领域，特别是在变形监测方面的使用，让测量机器人在工程测量中得到更好的使用。
1.2 测量机器人的发展
智能型全站仪的成长大致可以分成三个阶段：第一个阶段是指在被测物体上放置标志，一般放置棱镜，这种需要以反射光作为合作目标的方式称为极坐标法测量或被动式的三角测量法，现在一般都使用这个方法；第二个阶段，主要用到了结构光，就是使用结构光形成的点、线、栅格扫描待测目标体，以结构光作为合作目标，经过前方交会法获得被测点的坐标，这种测量方法称为主动式的三角测量；第三个阶段，现在研制的测量机器人，是不需要棱镜、结构光等合作目标的，可以通过传感器获得物体影像，然后利用影像处理的方法和空间前方交会的原理对目标自动辨别、匹配和照准并获取坐标[1]。
H.Kahmen教授领导的课题小组在1983年顺利研究开发出了组合式测量机器人，这个组合式的测量机器人是由视觉经纬仪改进继承得到的，并且将此成功运用在了煤矿的边坡监测，监测效率很高，能监测几十到几百个变形点，但是它合成度不高，精度比较低；三年后，即1986年，徕卡公司又顺利设计出了一款型号为TM3000视觉经纬仪，该仪器实现了自动跟踪被测目标的功能；90年代中期，徕卡公司又研制了TPS1000系统（TCA2003、TCA1800）测量机器人，它采用了自动目标辨别（ATR）的先进技术，达到了在长距离的状态下非特殊棱镜的自动辨别和精确照准的效果，使测量机器人的应用范围从原来的小范围使用转向了野外大范围的工程测量；2000年又成功运用在了瑞士的纳尔普斯大坝上，整个自动化监测系统由2台TCA2003测量机器人组成，而且精度已经可达1mm左右[2]。
测量机器人的出现，为国内外研究学者打开了大门，他们陆续开发了各种监测系统，将现代化的计算机通信技术和软件技术结合到一起，在工程测量方面起到了很大的影响，并且在变形监测方面得到了快速的使用。
2 测量机器人的结构和测量原理
2.1 测量机器人的结构介绍
测量机器人跟其他机器人一样由控制器、动力源和机械操纵装置三个部分组成，但因为它只用于测量工作，没有机械手腕等并且操纵装备特别而被称为测量机器人[3]。下面简要说一下测量机器人三个部分结构。
1、控制器
控制器换种说法就如机器人的大脑，现代控制器一般有以下几个特点：
(1) 有记忆装置，可以用来存储程序和数据；
(2) 有驱动元件，可以让它在空间不同方向上运动；
(3) 有接口部件，能让它接收到外面的信号；
(4) 有专用的微处理器，是可编程序的；
测量机器人的视觉传感器就如人的眼睛一样，可以确定目标的实际位置和设计位置的偏差，并将这些偏差转化为数字信号，为了提高的目标定位精确性，误差信号在闭环控制系统中被最小化。
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