碰撞的避免和碰撞检测是机器人设计中的两个相似却相对独立的两个方面。对于碰撞的避免，机器人将使用非接触式技术来探测估计它周围物体与它的大致距离。这样，它就可以避开它探测到的任何一个物体了。
碰撞的避免又可进一步分为以下两种情形：近距离物体探测和远距离物体探测。而从本质上讲，所有碰撞检测的都离不开与近距离的物体发生接触。
所有这些概念都将在下面进行讨论。
注意：对机器人在其运动轨迹中撞击了某个物体（也就是“碰撞”），和机器人使用它的钳子或者触角来试探着判断感知周围环境（“触觉”）是有区分。这两种情况都涉及了一些相同类型的传感器，但是它们与外界物体的接触的目的是不同的。碰撞式接触是要着重避免的动作；然而触觉型接触则是对于周围环境的主动接触。为添加用于产生试探性反馈信息的传感器，请参看上一讲，“为机器人添加触觉”。
另外，机器人设计者通常使用某些特定的物体探测方法来操纵机器人从一个位置到下一个位置的移动。而这些技术与物体探测有着一定联系，所以我们也将在这讲中介绍这些技术。
一、近距离物体探测
近距离物体探测，顾名思义：就是探测从极近的距离到8或10英尺的范围内的物体。在此范围内的物体都将被认为是处于机器人的直接控制环境，也就是机器人正在和将要应付的对象。
这里的对象可能是人、动物、家具或者是其他机器人。在探测到他们后，机器人将从你为其设计的程序中的选择适当的动作。程序也许控制机器人走到人跟前，然后询问对方的姓名。或者它可能被设计为一看到活动的东西就会跑掉。当然．如果它在直接控制范围内探测不到物体，机器人是无法采取任何行动的。
这里有两种方法实现近距离物体的探测：接近度和距离。
（1）接近度感知器仅仅关心某个物体是否进入了适当的区域。也就说，如果某个物体距离机器人探测的物理范围足够近，那么感知器就能探测到这个物体并且触发机器人体内的相应电路。
而不在传感器的探测范围内的物体就完全被忽视，因为这些物体探测不到。
(2)探测距离的传感器可以确定传感器与在其探测范围内的任何物体之间的距离。距离测定的方法是多样化的；几乎所有的传感器都有明确的可测定的最大和最小距离。当物体紧贴着机器人时，难以给出精确的距离。同样，当物体在感知范围外时，也很难得出精确的结果。类似地还有：距离较远的大型物体会显得比实际距离要近，而紧贴着机器人的小物体就会显得比其实际尺寸大的多，等等。
传感器还有深度和宽度两个局限性：深度就是一个物体能被机器人探测到时，与机器人的最大距离。宽度限制是传感器所能探测区域的最大高度和宽度。一些传感器的视野比较狭窄，典型的就是成一长圆锥型，就像手电筒发出的一束光。光传感器就是个很好例子。在传感器的前面加一个透镜，就会使视野更加狭窄。其他的传感器也有其独特的视野宽度。典型的无源红外传感器（用在运动报警装置中的那种）就使用了菲涅尔透镜，从而拓展了视野的上部，同时削弱了下半部。这使得这种传感器更适合用于探测人类活动，而不是猫、狗等动物（因为一般来讲，人类要比动物高大）。这种探测器利用了一个热电子元件来判别位于其前方视野里的热量变化。
二、远距离物体的探测
远距离物体探测主要关注那些不在机器人当前的主要活动范围内，但仍在其探测范围内的物体。一堵50英尺外的墙对于一个机器人来讲并不起什么关键性作用；相反的，一英尺内的同样的墙却是十分重要的。远距离物体探测主要用于对现场区域情况的获取以使机器人对其所处环境有所了解。大多数非专业的机器人都不具备远距离物体探测的功能，因为这项功能需要相对较为复杂的传感器，例如窄波束雷达或者脉冲激光器等。
近距离物体探测与远距离物体探测的区别只是相对的。作为机器人的设计者、制造者、拥有者，你必须对物体的远近有个界定。也许你的机器人比较小，并且运动相对较慢。在这样的情况下，远距离的物体可能只有4、5英尺远，比这近的物体被认为是近距离物体。对于这样的机器人，你可以使用普通的声纳探测系统来实现远距离物体探测，包括区域测绘。
由于传统的远距离物体探测技术远远超出了大部分业余机器人爱好者的能力和财力，所以在这讲中，我们将重点分析近距离物体探测技术（最大探测距离超过30英尺的声纳系统除外）。
如果你愿意，也可以使用近距离物体探测技术来探测相对于你的机器人比较远的物体。
三、记住‘KISS’准则
电子工程课本总是喜欢强调‘KISS’概念：KISS即‘keepitsimple，stupid’，也就是：“保持简洁至上”。其实就是要提醒我们：通常简单的技术是最好的。当然，“简单”是相对的。一只蚂蚁相对人类来讲，构成肯定算是简单的；但是到目前为止，还没有哪个科学家能制造出一只有生命的蚂蚁。
KISS确实用在机器人使用传感器探测物体中。我们都喜欢给机器人安上一双眼睛，以使它们能像我们那样看世界万物。实际上，这样的眼睛已经以CCD和CMOS视频采集器的形式存在了。它们相对也比较便宜——零售价不到50美元。在这个视觉系统的例子中，我们忽略了使用传感器所提供的信息资源的方法。怎样使你的机器人能区分一瓶罐头和一个流着口水的2岁小孩——他们摔倒的时候都会湿乎乎的？
当你考虑把哪种物体探测器或者探测系统装到你的机器人上时，请考虑一下整体系统的必要性和复杂性。如果你的小机器人所需要的只是一个缓冲开关时，就不必菲要使用一个1∞美元的声纳系统。相反的，如果你的机器人的确需要它，那么千万不要因为用了功能不足的传感器而降低了你的机器人的功效。当你那又重，又大的机器人恰好向你跑来，即使仅仅是为了防止撞伤你，它也迫切需要安装更有效的物体探测系统。
四、冗余
传感器冗余——特别是在物体探测中——并不仅仅为了弥补系统的故障，确切地说，这样的冗余主要是提供对传感器的结果进行比较，以消除干扰的手段。如果一个传感器报告称10英尺外有一个物体，而另一个则报告只有1英尺远，这时机器人的控制系统就会清楚一定是某个部分出了问题，并开始着手判断哪个是正确的。
只有一个传感器的机器人只能盲目地相信传感器的数据是可靠的。这可不是好事，因为即使是最好的传感器也不能作到100%可靠。
这里涉及到两种冗余：
（1）同种传感器冗余，这种方式依靠两个或更多的某种相同型号的传感器。每一个传感器所“看到”的范围几乎是一样的。你可以使用以下两种方法之一来利用传感器回传数据（或者两种方法都采用）：统计分析或者插值分析。对于统计分析，机器人的控制电路将综合传感器回传数据，然后利用一系列统计方法将数据归纳为最佳结果。例如，一些完全不合理的传感器数据将被弃之不用，然后取余下的传感器数据的平均值。对于插值分析，两个或多个传感器的数据将被综合在一起，通过交叉关联得出一种三维图像，就像有两只眼睛两只耳朵增加了我们的视觉与听觉深度一样。
(2)互补传感器冗余，这种方式依靠两个或更多的不同型号的传感器。由于使用不同功能的传感器——例如，这些传感器除了型号不同外，可能连信号收集方式都不相同——那么这些传感器的回传数据就应该总是互补的。举个例子，如果一个机器人同时拥有一个声纳系统和红外线测距系统，那么这样两个系统的机器人是都会使用；因为对于某些类型的物体红外线系统的回传数据会比较准确，而对于另一些物体，可能声纳系统的回传数据会更可靠。
预算和时间上的约束将会成为你决定是否在你的机器人上使用冗余传感器系统的重要限制因素。因此当组合传感器的时候，一定要做好以下方面：
考虑清楚哪些传感器功能可以很好的互补，以及它们能否合理的被添加进系统。例如，声纳和红外线近距离传感器可以使用同一个40kHz的调制系统。这样，如果你有了其中一个，那么把另一个添加进系统也就不会很困难了，也不会花费太多金钱和时间。
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