您的位置 首页 报告

借力MEMS传感器,机器人将越来越智能

借力MEMS传感器,机器人将越来越智能-机器人变得越来越智能。在工厂,工业机器人需要感测到工人的存在,以避免对工人造成伤害。此外,它们还应该能够检测到异常情况,例如可能造成损坏的剧烈震动。服务机器人,

  机器人变得越来越智能。在工厂,工业机器人需求感测到工人的存在,以防止对工人形成损伤。此外,它们还应该可以检测到异常情况,例如或许形成损坏的剧烈轰动。服务机器人,无论是护卫库房或作为长途作业人员的网真设备,都需求进行自主导航。就像咱们用天然生成的感官相同,机器人也需求凭借传感器技能使它们变得更智能、运用更安全,一起增加对人类的用处。

  MEMS传感器是令人惊讶的小器材,巨细仅为几平方毫米,一般包括两个芯片。一个是传感器芯片,一般来说MEMS器材供给运动或压力信息,但它也可以用作磁性固态传感器。另一个芯片供给必要的信号处理功用,可将来自传感器的弱小的模拟信号转换为有用信息,并经过一些串行总线传递这些信息。

  这些传感器外形细巧、价格实惠,是机器人的抱负配件。它们既细巧又实惠,一般内嵌在智能手机和其它消费电子游戏使用中进行出售,现在已售出了数亿个。此外,它们的耗电量很低。例如,当选用2V或3V电源时,一个加速度传感器的功耗一般不到10μA;功耗一般是频率和抱负操作点精度之间的一个平衡点。低功耗计划,如低于1μA,还可以经过专用传感器来完成,这些传感器可作为一个运动触发器或篡改勘探单元来运转。它们供给的快速唤醒和封闭机制是影响功耗的最重要的参数。节能技能将依据使用需求获取数据点所需的频率而不断改变。

  关于空间受限使用,机器人规划人员还可以选用内置了微控制器和内存的加速度传感器,经过定制软件构建细小的体系。由于这些传感器一般无需其它处理器便能衔接其它传感器,因而常常被称为传感器集线器。例如,飞思卡尔XtrinsicMMA9550L供给3×3-mm三轴加速度传感器和带有14KB闪存和1.5KBRAM的32位微控制器。当机器人的末梢或手臂部分需求安放传感器时,飞思卡尔XtrinsicMMA9550L和其它相似器材就十分有用,由于机器人的末梢或手臂部分的空间十分狭小。另一个使用是规划精美细巧的可穿戴式机器人体系,乃至用于内窥镜查看医疗使用的可吞咽机器人胶囊。

  这类器材上的板载内存和微控制器也可用来施行传感器通信协议,如IO-Link。这个日益遍及的传感器网络协议需求约10KB的内存,因而,它可以集成在这个细巧的设备中,完成全新传感器节点的规划和标准。

  协同效果

  在传感器体系规划中,下一步是凭借您可以而且应该具有的一切“感官”,来完成机器人功用方针。这一般被称为传感器交融,支撑传感器体系使用各个传感器的优势生成更准确的数据和更好的产品规划。

  例如,电子罗盘可指示南/北方向。尽管有人或许以为,读取地球磁场的磁传感器足以供给安稳的信息,但现实并非如此。磁传感器的输出值将随传感器向上或向下歪斜而产生改变,因而需求增加线性运动传感器(加速度传感器)来感测歪斜运动,并选用某个三角函数算法补偿磁传感器的读数。一个好的电子罗盘的规划将选用这两种传感器。而更好的体系将把这些传感器集成在同一个封装中,然后产生更小的传感器。例如,飞思卡尔XtrinsicFXOS8700CQ在3x3x1.2-mm的封装中集成了带有歪斜补偿的地磁场丈量,供给了一种简略的办法将x/y方向集成到任何机器人体系中。

  又如:无法使用GPS信号的室内定位体系选用WiFi基站三角丈量法,在商场或机场内定位用户的智能手机。该体系的精度可经过增加极小的高度传感器(如飞思卡尔XtrinsicMPL3115)得以增强。凭借约30厘米(1英尺)的相对高度分辨率,此传感器可以轻松地检测到手机在大楼内向楼上仍是楼下移动。这个简略的信息关于简化或验证杂乱的三角丈量算法十分有用。看守室外设备的监控机器人还需求了解它是向山上仍是山下运动,这对机器人的速度和功耗都有影响,也是核算其自主持续时间需求考虑的重要数据。

  选用高度计施行的另一个传感器交融功用是冲击检测。在库房地上或医院大厅四处移动的自主机器人的规划应防止撞到人或物体,但假如产生磕碰,机器人有必要可以检测到磕碰。可对加速度传感器进行编程,使之依据特定“磕碰”符号检测轰动,但这并非满有把握。在机器人周围增加了耦合了气动带的压力传感器后,此体系具有两个不同的传感信息源,可进步“磕碰事情”检测的精度。

  愈加交融

  图画辨认是另一项巨大技能,可协助自主机器人导航并避开妨碍物。当今的视觉体系可辨认形状、物体、乃至人脸。一种移动中的机器人期望创立其周围环境的实时3D地图,以确认任何或许的妨碍。

  只需能见度和光照条件足以使图画传感器捕捉满意的相关数据,照相机就能正常作业。但在室外条件下,视觉体系功用或许会遭到雪、雾或其它气候条件的约束。雷达传感技能尽管不根据MEMS,但仍然是恰当的传感器交融补充。将视频图画处理信息与间隔和速度雷达数据相结合,可协助智能导航算法核算出更准确的数据,并更好地构建机器人周围环境的3D地图。

  雷达体系主要为主动使用而规划,也可轻松使用于其它体系。它们在77-GHz频段上运转,并供给十分准确的间隔和速度信息,从几百米的间隔到十分近的间隔。传统的体系选用分立式射频电路和带有旋转天线的射频模块,以供给3D映像信息。

  但是,凭借150GHz过渡频率(fT)的超高速晶体管的高功用硅锗(SiGe)工艺,分立式射频功用可以整合到芯片上。这可以完成经济高效的多频段射频芯片组解决计划的规划,支撑多信道接线天线,不再需求旋转天线。高功用射频工艺、规划专业知识,再加上数字波束赋形技能和信号处理算法,使雷达体系可以满意高容量轿车和机器人使用的尺度和本钱要求。

  上述内容为传感技能的实例,机器人规划人员可使用这些技能改善他们的体系规划。许多传感器专为要求高容量、高质量、低本钱的消费类智能手机或轿车使用而规划。凭借恰当的传感器交融算法,这些低本钱传感器可完成全新的机器人规划。

声明:本文内容来自网络转载或用户投稿,文章版权归原作者和原出处所有。文中观点,不代表本站立场。若有侵权请联系本站删除(kf@86ic.com)https://www.86ic.net/ceping/baogao/168615.html

为您推荐

联系我们

联系我们

在线咨询: QQ交谈

邮箱: kf@86ic.com

关注微信
微信扫一扫关注我们

微信扫一扫关注我们

返回顶部