【導(dǎo)讀】在當(dāng)下機(jī)器人傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，下一步的趨勢(shì)將會(huì)是借助傳感器，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)。
目前，很多大型工廠都有大量的工業(yè)機(jī)器人，它們與人力一起，為社會(huì)工業(yè)化生產(chǎn)創(chuàng)造了不僅其數(shù)的價(jià)值。但是，目前的工業(yè)機(jī)器人仍舊在不停地發(fā)生著技術(shù)上的改進(jìn)，特別是伴隨著MEMS加速度傳感器、陀螺儀、壓力傳感器等智能化元器件的更新與改進(jìn)，工業(yè)機(jī)器人也會(huì)借助傳感器技術(shù)使它們變得更智能、使用更安全，從而激發(fā)提供更大的價(jià)值的諸多潛能。
MEMS技術(shù)讓傳感器更加小型化、智能化的同時(shí)，也提高了工業(yè)機(jī)器人的工作效率和安全。由于工業(yè)機(jī)器人除了更好地檢測(cè)到異常情況，例如可能造成損壞的劇烈震動(dòng)外，更需要感測(cè)到工人的存在，以避免對(duì)工人造成傷害。例如，在很多臂式機(jī)器人中，設(shè)計(jì)人員可以選用內(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)建微小的控制系統(tǒng)，在機(jī)器人的末梢或手臂部分安裝必要的傳感器，來控制機(jī)器人的手臂運(yùn)動(dòng)，監(jiān)測(cè)工作中的異常情況，同時(shí)也保證了安全生產(chǎn)的進(jìn)行。
圖：多傳感器融合提高工業(yè)機(jī)器人的性能
而在當(dāng)下機(jī)器人傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，下一步的趨勢(shì)將會(huì)是借助傳感器，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，一些傳感器廠家生產(chǎn)的多軸傳感器中，會(huì)帶有傾斜補(bǔ)償?shù)牡卮艌?chǎng)測(cè)量，能夠提供一種簡(jiǎn)單的方法將xy軸的方向集成到任何機(jī)器人系統(tǒng)中。
另外，例如一些無法利用GPS模塊導(dǎo)航信號(hào)進(jìn)行室內(nèi)定位的系統(tǒng)，可以采用WiFi基站三角測(cè)量法，在商場(chǎng)或機(jī)場(chǎng)內(nèi)定位用戶的智能手機(jī)。該系統(tǒng)的精度可通過添加極小的氣壓傳感器得以增強(qiáng)。憑借約30厘米（1英尺）的相對(duì)高度分辨率，此傳感器能夠輕松地檢測(cè)到手機(jī)在大樓內(nèi)向樓上還是樓下移動(dòng)。這個(gè)簡(jiǎn)單的信息對(duì)于簡(jiǎn)化或驗(yàn)證復(fù)雜的三角測(cè)量算法非常有用?？词厥彝庠O(shè)施的監(jiān)控機(jī)器人還需要了解它是向山上還是山下運(yùn)動(dòng)，這對(duì)機(jī)器人的速度和功耗都有影響，也是計(jì)算其自主持續(xù)時(shí)間需要考慮的重要數(shù)據(jù)。
最后，采用含氣壓傳感器的高度計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)的沖擊檢測(cè)，這是傳感器融合的另一個(gè)功能。在倉(cāng)庫(kù)地面或醫(yī)院大廳四處移動(dòng)的自主機(jī)器人的設(shè)計(jì)應(yīng)避免撞到人或物體，但如果發(fā)生碰撞，機(jī)器人必須能夠檢測(cè)到碰撞。這時(shí)候，可以采取對(duì)加速度傳感器進(jìn)行編程的辦法，使之根據(jù)特定的碰撞標(biāo)記來檢測(cè)震動(dòng)，但這并非萬無一失。在機(jī)器人周圍添加了耦合了氣動(dòng)帶的壓力傳感器后，此系統(tǒng)就可以擁有兩個(gè)不同的傳感信息源，這樣就能夠提高碰撞事件檢測(cè)的精確度。
