傳感器和通信集成電路（IC）的進步，在當今最新一代機器人中發(fā)揮了重要作用。但是，正是小小部件，為機器人實現(xiàn)各種復雜的動作和執(zhí)行不同的任務發(fā)揮出重要的作用。然而，隨著大規(guī)模的生產(chǎn)，小型的和低成本的傳感技術出現(xiàn)并產(chǎn)生了融合。

我們現(xiàn)在梳理，在下一代機器人中，起主要作用的幾種關鍵傳感器技術包括：磁性位置傳感器、存在傳感器、手勢傳感器、力扭矩傳感器、環(huán)境傳感器和電源管理傳感器。

然而，磁性位置傳感器，卻是機器人革命中鮮為人知的英雄。

磁性角度位置傳感器集成電路（IC）是消費機器人、服務機器人、社交和工業(yè)機器人中最廣泛使用的傳感器技術之一。參見圖1.0。如今，消費機器人、服務機器人、社交和工業(yè)機器人中，幾乎每個關節(jié)都使用兩個或多個磁性角度位置傳感器IC。

對于每個運動軸或關節(jié)旋轉，至少使用一個磁性角度位置傳感器。當今許多機器人都使用小型但功能強大的無刷直流電動機（BLDC）來移動機器人的關節(jié)和四肢。為了正確驅動電動機，需要電動機位置反饋。

圖1.0-帶有目標定位磁鐵的磁性位置傳感器

越來越多地使用磁性角度位置傳感器IC向聯(lián)合電動機控制器提供電動機換向反饋。參見圖2.0。此外，還需要關節(jié)齒輪角度位置反饋來控制機器人關節(jié)的閉環(huán)電機。因此，對于機器人關節(jié)，在每個運動軸上都需要兩個磁性角度位置傳感器。

例如，在需要在俯仰和滾動中都進行軸向運動的機器人腳踝的情況下，總共使用四個磁性位置傳感器。通過每個關節(jié)具有這種類型的多重連接，以及對大多數(shù)機器人所需的大量關節(jié)的認識，為什么磁性角位置傳感器在當今最新的機器人產(chǎn)品中如此多產(chǎn)很快就變得顯而易見。

圖2.0–帶有磁性位置傳感器的機械臂

為什么機器人要選擇磁性角度位置傳感器IC呢？

今天最新的磁性角度位置傳感器，例如ams（一家機器人公司）的AS5047P和AS5600L，具有比以前在機器人關節(jié)中采用的競爭性位置傳感器技術更多的優(yōu)勢。這些新型磁性角度位置傳感器IC具有高分辨率和可重復性。

另外，由于它們是用CMOS（互補對稱金屬氧化物半導體）硅制成的，所以與以往性位置傳感器技術（例如光學編碼器和分解器）相比，它們需要的功率、重量和空間都非常小。此外，磁性位置傳感器IC可以在非常嚴酷的環(huán)境中運行，包括極端溫度以及骯臟多塵的環(huán)境。某些磁性位置傳感器（例如ams的整個磁性位置傳感器IC系列）甚至不受機器人工作環(huán)境中常見的雜散磁場的影響。

最后，由于它們是非接觸式的并且沒有移動的機械部件，因此它們不會磨損，例如，不同于低成本社會/玩具機器人中使用的傳統(tǒng)伺服電機組件中常見的電阻式電位計。正是由于所有這些固有的優(yōu)勢，磁性角度位置傳感器才在當今的消費者，專業(yè)服務和社交機器人，甚至現(xiàn)在的工業(yè)機器人中得到普遍使用。

存在傳感器

當今的機器人中已經(jīng)集成了多種臨場傳感器技術，并且它們的信息也被融合在一起，以提供機器人空間視覺傳感以及物體檢測和躲避。2D和3D立體視覺攝像頭普遍出現(xiàn)在當今的許多新型消費者和專業(yè)服務機器人中。

但是，包括激光檢測和測距（LIDAR）傳感器在內的飛行時間傳感器等新的先進傳感器技術也越來越多地部署在機器人中。LIDAR提供了機器人正在操作的空間和周圍環(huán)境的高分辨率3D映射，以便它可以更好地執(zhí)行任務并向內移動。請參見圖3.0。

圖3.0-激光雷達映射