觸覺在智能裝備中可以進(jìn)一步分為接觸覺、壓覺、滑覺,此類傳感器有光學(xué)式觸覺傳感器、壓阻式陣列觸覺傳感器、滑覺傳感器等,其中滑覺傳感器是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人抓握功能的必備條件。
除以上五種人體感覺以外,一些物理傳感器還具有超越人體的感覺,比如生物傳感器可以測量血壓、體溫等,環(huán)境傳感器可以測量溫濕度、空氣粉塵顆粒物含量、紫外線光照強(qiáng)度等。這些超越人體感官的傳感器如今被可穿戴設(shè)備搭配起來,可穿戴設(shè)備從而被賦予了擴(kuò)充人體感官的功能。
傳感器研發(fā)趨勢
隨著微機(jī)電系統(tǒng)、激光技術(shù)、高科技材料等的技術(shù)進(jìn)步,傳感器的研發(fā)呈現(xiàn)多樣化的趨勢,有的利用生物材料模擬人類皮膚,創(chuàng)新傳感器的觸覺;有的利用MEMS技術(shù)研發(fā)微型智能化傳感器,從而有利于復(fù)雜系統(tǒng)的集成;有的利用高精度的激光技術(shù)創(chuàng)造激光雷達(dá),從而利于系統(tǒng)實(shí)時(shí)感知周邊障礙物與環(huán)境等等。
然而總體而言,傳感器的研發(fā)過程呈現(xiàn)兩階段的趨勢:一、技術(shù)創(chuàng)新,根據(jù)未能滿足的需求開發(fā)新產(chǎn)品。在第一階段中,傳感器研發(fā)創(chuàng)新的方向源于智能裝備、創(chuàng)新設(shè)備的需求,研發(fā)人員根據(jù)使用需求,創(chuàng)新出新型傳感器。二、成本降低,應(yīng)用落地,產(chǎn)品逐步切合產(chǎn)業(yè)化需求。在第二階段中,在研發(fā)創(chuàng)新的過程中,為了滿足人們對于智能裝備產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的需求,研究人員從對技術(shù)開發(fā)的關(guān)注轉(zhuǎn)為對成本下降的關(guān)注,以實(shí)現(xiàn)傳感器大規(guī)模生產(chǎn),智能裝備產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的愿景。
3D激光雷達(dá)就是這樣一種從功能創(chuàng)新中誕生,又開始進(jìn)入商業(yè)化開發(fā)的傳感器。下面以激光雷達(dá)為例,梳理傳感器典型的發(fā)展趨勢。
研發(fā)趨勢一:技術(shù)向高階延展
3D激光雷達(dá)的出現(xiàn)是為了滿足系統(tǒng)對于實(shí)時(shí)空間感知的需求而出現(xiàn)的,無人駕駛汽車、無人機(jī)等自主移動式機(jī)器人出于空間識別、自主避障、規(guī)劃路線的目的,需要一個(gè)傳感器能夠?qū)崟r(shí)對于周邊環(huán)境進(jìn)行掃描,從而獲知周邊障礙物和道路的距離信息,由此3D激光雷達(dá)應(yīng)運(yùn)而生。
3D激光雷達(dá)的研發(fā)過程本質(zhì)上是激光測距技術(shù)的升維,和實(shí)現(xiàn)的需求逐步升級的過程,激光測距技術(shù)是3D激光雷達(dá)的基礎(chǔ)。最早激光測距儀的出現(xiàn),解決了點(diǎn)到點(diǎn)一維距離測量的需求;然后2D激光雷達(dá)的出現(xiàn),解決了在一個(gè)扇形平面內(nèi)感知接近物體的需求,測量的是平面內(nèi)的距離;如今3D激光雷達(dá),通過高速變化激光投射角度,對周邊環(huán)境實(shí)時(shí)掃描獲取距離信息,解決了在三維空間內(nèi)的障礙物和環(huán)境識別需求,測量的是三維空間內(nèi)的距離。