在(zai)工(gong)廠(chang)，工(gong)業(ye)機(ji)器(qi)人(ren)需(xu)要(yao)感(gan)測(ce)到(dao)工(gong)人(ren)的(de)存(cun)在(zai)，以(yi)避(bi)免(mian)對(dui)工(gong)人(ren)造(zao)成(cheng)傷(shang)害(hai)。此(ci)外(wai)，它(ta)們(men)還(hai)應(ying)該(gai)能(neng)夠(gou)檢(jian)測(ce)到(dao)異(yi)常(chang)情(qing)況(kuang)，例(li)如(ru)可(ke)能(neng)造(zao)成(cheng)損(sun)壞(huai)的(de)劇(ju)烈(lie)震(zhen)動(dong)。服(fu)務(wu)機(ji)器(qi)人(ren)，無(wu)論(lun)是(shi)守(shou)衛(wei)倉(cang)庫(ku)或(huo)作(zuo)為(wei)遠(yuan)程(cheng)工(gong)作(zuo)人(ren)員(yuan)的(de)網(wang)真(zhen)裝(zhuang)置(zhi)，都(dou)需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)自(zi)主(zhu)導(dao)航(hang)。就(jiu)像(xiang)我(wo)們(men)用(yong)天(tian)生(sheng)的(de)感(gan)官(guan)一(yi)樣(yang)，機(ji)器(qi)人(ren)也(ye)需(xu)要(yao)借(jie)助(zhu)傳(chuan)感(gan)器(qi)技(ji)術(shu)使(shi)它(ta)們(men)變(bian)得(de)更(geng)智(zhi)能(neng)、使用更安全，同時增加對人類的用途。

 

圖：MEMS傳感器

 

MEMS傳感器是令人驚奇的小器件，大小僅為幾平方毫米，通常包含兩個芯片。一個是傳感器芯片
，通常來說MEMS器(qi)件(jian)提(ti)供(gong)運(yun)動(dong)或(huo)壓(ya)力(li)信(xin)息(xi)，但(dan)它(ta)也(ye)可(ke)以(yi)用(yong)作(zuo)磁(ci)性(xing)固(gu)態(tai)傳(chuan)感(gan)器(qi)。另(ling)一(yi)個(ge)芯(xin)片(pian)提(ti)供(gong)必(bi)要(yao)的(de)信(xin)號(hao)處(chu)理(li)功(gong)能(neng)
，可(ke)將(jiang)來(lai)自(zi)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)微(wei)弱(ruo)的(de)模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)轉(zhuan)換(huan)為(wei)有(you)用(yong)信(xin)息(xi)，並(bing)通(tong)過(guo)一(yi)些(xie)串(chuan)行(xing)總(zong)線(xian)傳(chuan)遞(di)這(zhe)些(xie)信(xin)息(xi)。

 

這些傳感器外形小巧

、價jia格ge實shi惠hui，是shi機ji器qi人ren的de理li想xiang配pei件jian。它ta們men既ji小xiao巧qiao又you實shi惠hui，通tong常chang內nei嵌qian在zai智zhi能neng手shou機ji和he其qi它ta消xiao費fei電dian子zi遊you戲xi應ying用yong中zhong進jin行xing銷xiao售shou，目mu前qian已yi售shou出chu了le數shu億yi個ge。此ci外wai
，它ta們men的de耗hao電dian量liang很hen低di。例li如ru，當dang采cai用yong2V或3V電源時，一個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精度之間的一個平衡點。低功耗方案，如低於1μA，還hai可ke以yi通tong過guo專zhuan用yong傳chuan感gan器qi來lai實shi現xian
，這zhe些xie傳chuan感gan器qi可ke作zuo為wei一yi個ge運yun動dong觸chu發fa器qi或huo篡cuan改gai探tan測ce單dan元yuan來lai運yun行xing。它ta們men提ti供gong的de快kuai速su喚huan醒xing和he關guan閉bi機ji製zhi是shi影ying響xiang功gong耗hao的de最zui重zhong要yao的de參can數shu。節jie能neng技ji術shu將jiang根gen據ju應ying用yong需xu求qiu獲huo取qu數shu據ju點dian所suo需xu的de頻pin率lv而er不bu斷duan變bian化hua。

 

對(dui)於(yu)空(kong)間(jian)受(shou)限(xian)應(ying)用(yong)，機(ji)器(qi)人(ren)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)還(hai)可(ke)以(yi)選(xuan)用(yong)內(nei)置(zhi)了(le)微(wei)控(kong)製(zhi)器(qi)和(he)內(nei)存(cun)的(de)加(jia)速(su)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)，通(tong)過(guo)定(ding)製(zhi)軟(ruan)件(jian)構(gou)建(jian)微(wei)小(xiao)的(de)係(xi)統(tong)。由(you)於(yu)這(zhe)些(xie)傳(chuan)感(gan)器(qi)通(tong)常(chang)無(wu)需(xu)其(qi)它(ta)處(chu)理(li)器(qi)便(bian)能(neng)連(lian)接(jie)其(qi)它(ta)傳(chuan)感(gan)器(qi)，因(yin)此(ci)經(jing)常(chang)被(bei)稱(cheng)為(wei)傳(chuan)感(gan)器(qi)集(ji)線(xian)器(qi)。例(li)如(ru)，飛(fei)思(si)卡(ka)爾(er)XtrinsicMMA9550L提供3x3-mm三軸加速度傳感器和帶有14KB閃存和1.5KBRAM的32位微控製器。當機器人的末梢或手臂部分需要安放傳感器時，飛思卡爾XtrinsicMMA9550L和he其qi它ta類lei似si器qi件jian就jiu非fei常chang有you用yong，因yin為wei機ji器qi人ren的de末mo梢shao或huo手shou臂bi部bu分fen的de空kong間jian非fei常chang狹xia小xiao。另ling一yi個ge應ying用yong是shi設she計ji精jing致zhi小xiao巧qiao的de可ke穿chuan戴dai式shi機ji器qi人ren係xi統tong，甚shen至zhi用yong於yu內nei窺kui鏡jing檢jian查zha醫yi療liao應ying用yong的de可ke吞tun咽yan機ji器qi人ren膠jiao囊nang。

 

這類器件上的板載內存和微控製器也可用來實施傳感器通信協議
，如IO-Link。這個日益普及的傳感器網絡協議需要約10KB的內存，因此，它可以集成在這個小巧的裝置中
，實現全新傳感器節點的設計和規格。

 

 

在傳感器係統設計中，下一步是借助您能夠並且應該擁有的所有“感官”
，來實現機器人性能目標。這通常被稱為傳感器融合
，支持傳感器係統利用各個傳感器的優勢生成更準確的數據和更好的產品設計。

 

例如，電子羅盤可指示南/北(bei)方(fang)向(xiang)。雖(sui)然(ran)有(you)人(ren)可(ke)能(neng)認(ren)為(wei)，讀(du)取(qu)地(di)球(qiu)磁(ci)場(chang)的(de)磁(ci)傳(chuan)感(gan)器(qi)足(zu)以(yi)提(ti)供(gong)穩(wen)定(ding)的(de)信(xin)息(xi)，但(dan)事(shi)實(shi)並(bing)非(fei)如(ru)此(ci)。磁(ci)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)輸(shu)出(chu)值(zhi)將(jiang)隨(sui)傳(chuan)感(gan)器(qi)向(xiang)上(shang)或(huo)向(xiang)下(xia)傾(qing)斜(xie)而(er)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)
，因(yin)此(ci)需(xu)要(yao)添(tian)加(jia)線(xian)性(xing)運(yun)動(dong)傳(chuan)感(gan)器(qi)（加速度傳感器）laiganceqingxieyundong，bingcaiyongmougesanjiaohanshusuanfabuchangcichuanganqidedushu。yigehaodedianziluopandeshejijiangcaiyongzheliangzhongchuanganqi。ergenghaodexitongjiangbazhexiechuanganqijichengzaitongyigefengzhuangzhong，congerchanshenggengxiaodechuanganqi。liru，feisikaerXtrinsicFXOS8700CQ在3x3x1.2-mm的封裝中集成了帶有傾斜補償的地磁場測量，提供了一種簡單的方法將x/y方向集成到任何機器人係統中。

 

又如：無法利用GPS信號的室內定位係統采用WiFi基站三角測量法，在商場或機場內定位用戶的智能手機。該係統的精度可通過添加極小的高度傳感器（如飛思卡爾XtrinsicMPL3115）得以增強。憑借約30厘米（1英尺）dexiangduigaodufenbianlv
，cichuanganqinenggouqingsongdijiancedaoshoujizaidalouneixiangloushanghaishilouxiayidong。zhegejiandandexinxiduiyujianhuahuoyanzhengfuzadesanjiaoceliangsuanfafeichangyouyong。kanshoushiwaisheshidejiankongjiqirenhaixuyaolejietashixiangshanshanghaishishanxiayundong，zheduijiqirendesuduhegonghaodouyouyingxiang，yeshijisuanqizizhuchixushijianxuyaokaolvdezhongyaoshuju。

 

caiyonggaodujishishidelingyigechuanganqironghegongnengshichongjijiance。zaicangkudimianhuoyiyuandatingsichuyidongdezizhujiqirendeshejiyingbimianzhuangdaorenhuowuti，danruguofashengpengzhuang，jiqirenbixunenggoujiancedaopengzhuang。keduijiasuduchuanganqijinxingbiancheng，shizhigenjuteding“碰撞”標記檢測震動，但這並非萬無一失。在機器人周圍添加了耦合了氣動帶的壓力傳感器後，此係統擁有兩個不同的傳感信息源
，可提高“碰撞事件”檢測的精度。

 

 

圖像識別是另一項偉大技術，可幫助自主機器人導航並避開障礙物。當今的視覺係統可識別形狀、物體、甚至人臉。一種移動中的機器人希望創建其周圍環境的實時3D地圖
，以確定任何可能的障礙。

 

隻要能見度和光照條件足以使圖像傳感器捕捉足夠的相關數據，照相機就能正常工作。但在室外條件下
，視覺係統功能可能會受到雪
、霧或其它天氣條件的限製。雷達傳感技術雖然不基於MEMS，但dan仍reng然ran是shi適shi當dang的de傳chuan感gan器qi融rong合he增zeng補bu。將jiang視shi頻pin圖tu像xiang處chu理li信xin息xi與yu距ju離li和he速su度du雷lei達da數shu據ju相xiang結jie合he
，可ke幫bang助zhu智zhi能neng導dao航hang算suan法fa計ji算suan出chu更geng精jing確que的de數shu據ju，並bing更geng好hao地di構gou建jian機ji器qi人ren周zhou圍wei環huan境jing的de3D地圖。

 

雷達係統主要為自動應用而設計，也可輕鬆應用於其它係統。它們在77-GHzpinduanshangyunxing，bingtigongfeichangjingquedejulihesuduxinxi，congjibaimidejulidaofeichangjindejuli。chuantongdexitongcaiyongfenlishishepindianluhedaiyouxuanzhuantianxiandeshepinmokuai，yitigong3D映像信息。

 

然而
，借助150GHz過渡頻率（fT）的超高速晶體管的高性能矽鍺（SiGe）gongyi，fenlishishepingongnengkeyizhenghedaoxinpianshang。zhenenggoushixianjingjigaoxiaodeduopinduanshepinxinpianzujiejuefangandesheji，zhichiduoxindaojiexiantianxian
，buzaixuyaoxuanzhuantianxian。gaoxingnengshepingongyi、設計專業知識，再加上數字波束賦形技術和信號處理算法，使雷達係統能夠滿足高容量汽車和機器人應用的尺寸和成本要求。