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传感器作为智能装备唯一的自主式输入相关介绍

日期: 2016-07-01
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目前,国内传感器技术发展与创新的重点在材料、结构和性能改进3个方面:敏感材料从液态向半固态、固态方向发展;结构向小型化、集成化、模块化、智能化方向发展;性能向检测量程宽、检测精度高、抗干扰能力强、性能稳定、寿命长久方向发展。随着物联网技术的发展,对传统传感技术又提出了新的要求,产品正逐渐向MEMS技术、无线数据传输技术、红外技术、新材料技术、纳米技术、陶瓷技术、薄膜技术、光纤技术、激光技术、复合传感器技术、多学科交叉融合的方向发展。传感器用途广泛、种类繁多。

 

按照测量对象可以将传感器分为检测光、放射线、声信号、磁信号、力、位置信息、温度、湿度、溶液流量流速等类型的传感器。每一种检测同样对象的传感器又有多种应用和不同的实现路径。

 

传感器作为智能装备唯一的自主式输入,相当于智能装备、机器人的各种感觉器官,智能装备对于外界环境的感觉主要有视觉、位置觉、速度觉、力觉、触觉等。

 

视觉是智能装备最常用的输入系统,并可以分为两大类:

一是直观的视觉,数据类型是像素组成的图片,典型的应用如机器视觉、物体识别等,此类传感器有高速相机、摄像机等;二是环境模型式的视觉,数据类型是点云数据构成的空间模型,典型的应用是空间建模,此类传感器有3D激光雷达、激光扫描仪等。

位置觉是指通过感知周围物体与自身的距离,从而判断自身所处的环境位置,此类传感器有激光测距仪、2D激光雷达、磁力计(判断方向)、毫米波雷达、超声波传感器等。

速度觉是指智能装备对于自身运行的速度、加速度、角速度等信息的掌握,此类传感器有速度编码器、加速感应器、陀螺仪等。

力觉在智能装备中用以感知外部接触物体或内部机械机构的力,典型的应用如装在关节驱动器上的力传感器,用来实现力反馈;装在机械手臂末端和机器人最后一个关节之间的力传感器,用来检测物体施加的力等。

触觉在智能装备中可以进一步分为接触觉、压觉、滑觉,此类传感器有光学式触觉传感器、压阻式阵列触觉传感器、滑觉传感器等,其中滑觉传感器是实现机器人抓握功能的必备条件。除以上五种人体感觉以外,一些物理传感器还具有超越人体的感觉,比如生物传感器可以测量血压、体温等,环境传感器可以测量温湿度、空气粉尘颗粒物含量、紫外线光照强度等。这些超越人体感官的传感器如今被可穿戴设备搭配起来,可穿戴设备从而被赋予了扩充人体感官的功能。

 

传感器是设备感受外界环境的重要硬件,决定了装备与外界环境交互的能力,是设备智能化的硬件基础,尤其在很多智能设备中,传感器决定着设备的核心能力。一个典型的传感器由敏感元件、转换元件和调理电路组成。敏感元件用于直接感受被测量,转换元件用于转化为电量参数。

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