【中國(guó)智能制造網(wǎng) 技術(shù)前沿】機(jī)器人變得越來越智能。在工廠，工業(yè)機(jī)器人需要感測(cè)到工人的存在，以避免對(duì)工人造成傷害。此外，它們還應(yīng)該能夠檢測(cè)到異常情況，例如可能造成損壞的劇烈震動(dòng)。服務(wù)機(jī)器人，無(wú)論是守衛(wèi)倉(cāng)庫(kù)或作為遠(yuǎn)程工作人員的網(wǎng)真裝置，都需要進(jìn)行自主導(dǎo)航。就像我們用天生的感官一樣，機(jī)器人也需要借助傳感器技術(shù)使它們變得更智能、使用更安全，同時(shí)增加對(duì)人類的用途。　　
　　MEMS傳感器是令人驚奇的小器件，大小僅為幾平方毫米，通常包含兩個(gè)芯片。一個(gè)是傳感器芯片，通常來說MEMS器件提供運(yùn)動(dòng)或壓力信息，但它也可以用作磁性固態(tài)傳感器。另一個(gè)芯片提供必要的信號(hào)處理功能，可將來自傳感器的微弱的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為有用信息，并通過一些串行總線傳遞這些信息。
　　
　　這些傳感器外形小巧、價(jià)格實(shí)惠，是機(jī)器人的理想配件。它們既小巧又實(shí)惠，通常內(nèi)嵌在智能手機(jī)和其它消費(fèi)電子游戲應(yīng)用中進(jìn)行銷售，目前已售出了數(shù)億個(gè)。此外，它們的耗電量很低。例如，當(dāng)采用2V或3V電源時(shí)，一個(gè)加速度傳感器的功耗通常不到10μA;功耗通常是頻率和理想操作點(diǎn)精度之間的一個(gè)平衡點(diǎn)。低功耗方案，如低于1μA，還可以通過專用傳感器來實(shí)現(xiàn)，這些傳感器可作為一個(gè)運(yùn)動(dòng)觸發(fā)器或篡改探測(cè)單元來運(yùn)行。它們提供的快速喚醒和關(guān)閉機(jī)制是影響功耗的重要的參數(shù)。節(jié)能技術(shù)將根據(jù)應(yīng)用需求獲取數(shù)據(jù)點(diǎn)所需的頻率而不斷變化。
　　
　　對(duì)于空間受限應(yīng)用，機(jī)器人設(shè)計(jì)人員還可以選用內(nèi)置了微控制器和內(nèi)存的加速度傳感器，通過定制軟件構(gòu)建微小的系統(tǒng)。由于這些傳感器通常無(wú)需其它處理器便能連接其它傳感器，因此經(jīng)常被稱為傳感器集線器。例如，飛思卡爾XtrinsicMMA9550L提供3x3-mm三軸加速度傳感器和帶有14KB閃存和1.5KBRAM的32位微控制器。當(dāng)機(jī)器人的末梢或手臂部分需要安放傳感器時(shí)，飛思卡爾XtrinsicMMA9550L和其它類似器件就非常有用，因?yàn)闄C(jī)器人的末梢或手臂部分的空間非常狹小。另一個(gè)應(yīng)用是設(shè)計(jì)精致小巧的可穿戴式機(jī)器人系統(tǒng)，甚至用于內(nèi)窺鏡檢查醫(yī)療應(yīng)用的可吞咽機(jī)器人膠囊。
　　
　　這類器件上的板載內(nèi)存和微控制器也可用來實(shí)施傳感器通信協(xié)議，如IO-Link。這個(gè)日益普及的傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議需要約10KB的內(nèi)存，因此，它可以集成在這個(gè)小巧的裝置中，實(shí)現(xiàn)全新傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)和規(guī)格。
　　
　　協(xié)同作用
　　
　　在傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，下一步是借助您能夠并且應(yīng)該擁有的所有“感官”，來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人性能目標(biāo)。這通常被稱為傳感器融合，支持傳感器系統(tǒng)利用各個(gè)傳感器的優(yōu)勢(shì)生成更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和更好的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。
　　
　　例如，電子羅盤可指示南/北方向。雖然有人可能認(rèn)為，讀取地球磁場(chǎng)的磁傳感器足以提供穩(wěn)定的信息，但事實(shí)并非如此。磁傳感器的輸出值將隨傳感器向上或向下傾斜而發(fā)生變化，因此需要添加線性運(yùn)動(dòng)傳感器(加速度傳感器)來感測(cè)傾斜運(yùn)動(dòng)，并采用某個(gè)三角函數(shù)算法補(bǔ)償磁傳感器的讀數(shù)。一個(gè)好的電子羅盤的設(shè)計(jì)將采用這兩種傳感器。而更好的系統(tǒng)將把這些傳感器集成在同一個(gè)封裝中，從而產(chǎn)生更小的傳感器。例如，飛思卡爾XtrinsicFXOS8700CQ在3x3x1.2-mm的封裝中集成了帶有傾斜補(bǔ)償?shù)牡卮艌?chǎng)測(cè)量，提供了一種簡(jiǎn)單的方法將x/y方向集成到任何機(jī)器人系統(tǒng)中。