(1)人的听觉。人的听觉的外周感受器官是耳，耳的适宜刺激是一定频率范围内的声波振动。耳由外耳、中耳和内耳迷路中的耳蜗部分组成。由声源振动引起空气产生的疏密波，通过外耳道、鼓膜和听骨链的传递，引起耳蜗中淋巴液和基底膜的振动，使耳蜗科蒂器官中的毛细胞产生兴奋。科蒂器官和其中所含的毛细胞，是真正的声音感受装置，外耳和中耳等结构只是辅助振动波到达耳蜗的传音装置。听神经纤维就分布在毛细胞下方的基底膜中。振动波的机械能在这里转变为听神经纤维上的神经冲动，并以神经冲动的不同频率和组合形式对声音信息进行编码，传送到大脑皮层的听觉中枢，产生听觉。

(2)机器人的听觉。听觉也是机器人的重要感觉器官之一。随着计算机技术及语音学的发展，目前已经实现用机器代替人耳，通过语音处理及识别技术识别讲话人，还能正确理解一些简单的语句。然而，由于人类的语言是非常复杂的，无论哪个民族，其语言的词汇量都非常大，即使是同一个人，其发音也随着环境及身体状况有所变化，因此，使机器人的听觉具有接近人耳的功能还相差甚远。

从应用的目的来看，可以将识别声音的系统分为如下两大类。

①发音人识别系统。发音人识别系统的任务，是判别接收到的声音是否是事先指定的某个人的声音，也可以判别是否是事先指定的一批人中的哪个人的声音。

②语义识别系统。语义识别系统可以判别语音是字、短语、句子，而不管说话人是谁。

为了实现语音的识别，还要提取语音的特征。一句话或一个短语可以分成若干个音或音节，为了提取语音的特征，必须把一个音再分为若干个小段，再从每一个小段中提取语音的特征。语音的特征很多，对每一个字音都可由这些特征组成一个特征矩阵。

识别语音的方法，是将事先指定人的声音的每一个字音的特征矩阵存储起来，形成一个标准模式。当系统工作时，将接收到的语音信号用同样的方法求出它们的特征矩阵，再与标准模式相比较，看它与哪个模式相同或相近，从而识别该语音信号的含义，这也是所谓模式识别的基本原理。

机器人听觉系统中的听觉传感器有电磁式、电容式、压电式等类型，其结构如图9-31所示。电磁式传声器由可动线圈和磁铁组成，可动线圈与振动片连成一体，也称为动圈式。声波使振动片振动，带动线圈在磁铁磁场中运动，产生音频电流。电容式传声器由振动膜片与固定膜片构成电容，声波使振动膜片振动，导致电容量发生变化，产生音频电流。电容式听觉传感器具有动态范围大、体积小等优点，可用于超声波传感器。压电式传声器由具有压电效应的石英晶体切片构成，石英晶体切片两面镀银作为电极，并与振动片连成一体，声波使振动片振动，振动压力作用于石英晶体切片产生音频电流。如图9-31(c)所示为双压电晶片为两片石英晶体切片并联，以增大音频电流输出。

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图9-31　听觉传感器类型的结构

(a)电磁式；(b)电容式；(c)压电式

(3)人的嗅觉。人的嗅觉感受器是位于上鼻道及鼻中隔后上部的嗅上皮，两侧总面积约5cm2。由于它们所处的位置较高，平静呼吸时，气流不易到达，因此在嗅一些不太浓的气味时，要用力吸气，使气流上冲，才能到达嗅上皮。嗅上皮含有3 种细胞，即主细胞、支持细胞和基底细胞。主细胞也叫嗅细胞，呈圆瓶状，细胞顶端有5 ～6 条短的纤毛，细胞底端有长突，它们组成嗅丝，穿过筛骨直接进入嗅球。当嗅细胞的纤毛受到悬浮于空气中的物质分子或溶于水及脂质的物质刺激时，有神经冲动传向嗅球，进而传向更高级的嗅觉中枢，引起嗅觉。

有人分析了600 种有气味物质和它们的化学结构，提出至少存在7 种基本气味；其他众多的气味则可能是由这些基本气味的组合所引起的。这7 种气味是樟脑味、麝香味、花卉味、薄荷味、乙醚味、辛辣味和腐腥味。大多数具有同样气味的物质，具有共同的分子结构；但也有例外，有些分子结构不同的物质，可能具有相同的气味。实验发现，每个嗅细胞只对一种或两种特殊的气味有反应；还证明嗅球中不同部位的细胞只对某种特殊的气味有反应。这样看来，一个气体传感器就相当于一个嗅细胞。对于人的鼻子来说，不同性质的气味刺激有其相对专用的感受位点和传输线路；非基本的气味则由它们在不同线路上引起的不同数量冲动的组合，在中枢引起特有的主观嗅觉感受。

(4)机器人的嗅觉。嗅觉传感器主要采用气体传感器和射线传感器等。多用于检测空气中的化学成分和浓度等。在放射线、高温煤气、可燃性气体以及其他有毒气体的恶劣环境下，开发检测放射线、可燃气体及有毒气体的传感器是很重要的。这对于人们了解环境污染、预防火灾和毒气泄漏报警具有重大的意义。有关传感器在前面已有介绍，在此不再重复。

(5)人的味觉。人的味觉感受器是味蕾，主要分布在舌背部表面和舌缘、口腔、咽部黏膜表面。每一味蕾由味觉细胞和支持细胞组成。味觉细胞顶端有纤毛，称为味毛，由味蕾表面的孔伸出，是味觉感受器的关键部位。

人和动物的味觉系统可以感受和区分出多种味道。人们很早以前就知道，众多味道是由4 种基本味觉组合而成，这就是甜、酸、苦和咸。不同物质的味道与它们的分子结构的形式有关。通常NaCl 能引起典型的咸味；无机酸中的H+是引起酸感的关键因素，但有机酸的味道也与它们带负电的酸根有关；甜味与葡萄糖的主体结构有关；而生物碱的结构能引起典型的苦味。经研究发现，一条神经纤维并不是只对一种基本味觉刺激起反应，每个味细胞几乎对4 种基本味刺激都起反应，但在同样摩尔浓度的情况下，只有一种刺激能引起最大的感受器电位。显然，不论4 种基本味觉刺激的浓度怎样改变，每一种刺激在4 种基本刺激的敏感性各不相同的传入纤维上，引起传入冲动数量多少的组合形式是各有特异性的。由此可见，通过对各具一定特异性信息通路的活动的组合形式对比，是中枢分辨外界刺激的某些属性的基础。

(6)机器人的味觉。通过人的味觉研究可以看出，要做出一个好的味觉传感器，还要通过努力，在发展离子传感器与生物传感器的基础上，配合微型计算机进行信息的组合来识别各种味道。通常味觉是指对液体进行化学成分的分析。实用的味觉方法有pH 计、化学分析器等。一般味觉可探测溶于水中的物质，嗅觉探测气体状的物质，而且在一般情况下，当探测化学物质时，嗅觉比味觉更敏感。