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“智能“傳感器

發布日期 2019-07-26
傳感器是高科技發展道路中信息技術最基礎的核心,已經涉及到各行各業。近年來,隨着機器人熱的不斷升溫,機器人市場份額的不斷擴大也帶動了傳感器的發展。然而機器人在眾多領域的應用越來越智能化,對於智能機器人來說,傳感器是其必不可少的”神經“部位,智能機器人想擁有類人的感知、行動以及反應能力,對傳感器的應用技術要求也會隨之越來越高。

根據YoleDevelopment數據,從2015年到2021年,機器人市場規模將從270億美元增長到460億美元,年均復合增長率為9.4%。全球機器人傳感器市場規模在2015年達到3.5億美元,到2021年將翻番至7.09億美元,2015-2021年復合年增長率為12.4%。

根據上述數據可見,機器人市場規模在迅速擴大,隨着機器人製造技術越來越成熟,商業進程加快,其核心器件智能傳感器的市場空間也在不斷擴大。並且,機器人廠商在傳感器的投入正在增大,同時每個傳感器的成本在下降。如今,機器人行業不斷向各個領域擴展,從汽車到農業、娛樂、物流、軍事和醫療,機器人已經無處不在,機器人傳感器市場的表現越來越強勁。

傳統傳感器在機器人行業的應用需求

目前,絕大多數智能機器人的外部傳感器,可以大致分為力學傳感器、觸覺傳感器,接近傳感器,以及視覺、滑覺、熱覺等多種類型的傳感器。內部主要是用來檢測機器人姿態及運動狀態的傳感器,多為驅動裝置和檢測裝置用於檢測位置、角度和加速度的傳感器。高精度與穩定性是機器人與工業領域對傳感器的最基本要求。

精度需求:對於智能機器人來說,傳感器需要有高精度。智能機器人在感知系統的幫助下,能夠自主完成人類指定的工作。如果傳感器的精度稍差,便會直接影響機器人的作業質量。

高可靠性:在作業過程中,若傳感器不穩定,或者可靠性不高,很容易導致智能機器人出現故障。輕者導致工作不能正常運行,嚴重時還會造成嚴重的事故。例如,在人機協作的應用場景下,事故會威脅人類的安全。
抗干擾能力:由於智能機器人的傳感器往往工作在未知的環境中,因此要求傳感器具有抗電磁干擾振動、灰塵和油垢等惡劣環境的干擾能力。

智能機器人時代,傳感器也應加碼“智能”

當前,“智能傳感器”便是傳感器與機器人結合之下的新型產物與全新趨勢。美國方面認為,21世紀的信息化時代一定程度上屬於傳感器,而進入到智能化的年代之後,傳感器前面自然而然也需要加上“智能”二字。這裡的智能傳感器不僅僅只是冠名“智能”二字,而是隨着機器人的發展,其應用領域廣氾,種類繁多,場景應用越來越複雜,對傳感器的精度、可靠性、集成能力、自動化要求越來越高。傳統傳感器已經無法適應這些多樣化技術需求,因此,傳感器的發展也會隨着技術的發展越來越智能化。

以遙控機器人為例,其對傳感器就有更高的技術要求。遙控機器人採用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術來進行環境建模及決策控制。為進一步提高機器人的智能和適應性,除了解決傳感系統的實用化問題外,多種傳感器的使用是其問題解決的關鍵。遙控機器人的研究熱點在於有效可行的多傳感器融合算法,特別是在非線性及非平穩、非正態分布的情形下的多傳感器融合算法。

總體來講,智能傳感器是具有信息處理功能的傳感器。與傳統傳感器相比,智能傳感器帶有微處理機,具有採集、處理、交換信息的能力,是傳感器集成化與微處理機相結合的產物。它具有以下三個優點:通過軟件技術可實現高精度的信息採集,而且成本低;具有一定的編程自動化能力;功能多樣化。因此智能傳感器具有高精度、低成本、自動化和智能化等優勢。





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