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Case 传感知识
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机器人技术最早用于工业领域,但随着机器人技术的发展和各行业需求的提升,在计算机技术、网络技术、MEMS技术等新技术发展的推动下,近年来,机器人技术正从传统的工业制造领域向医疗服务、教育娱乐、勘探勘测、生物工程、救灾救援等领域迅速扩展,适应不同领域需求的机器人系统被深入研究和开发。 美国波士顿动力公司的人形机器人,资料图 广义上,机器人包括一切模拟人类行为或思想以及模拟其他生物的机械,如机器狗、机器猫等。目前,智能机器人已成为世界各国的研究热点之一,成为衡量一国工业化水平的重要标志。可以说,过去几十年,机器人技术的研究与应用,大大推动了人类的工业化和现代化进程,并逐步形成了机器人的产业链,使机器人的应用范围也日趋广泛。在机器人崭露头角于工业生产的同时,与机器人相关的技术研究,也在不断深入。在这一发展历程中,传感器技术如影随行,密不可分。1961年,美国麻省理工学院Lincoln实验室把一个配有接触传感器的遥控操纵器的从动部分与一台计算机联结在一起,这样形成的机器人可以凭触觉决定物体的状态。随后,用电视摄像头作为输入的计算机图像处理、物体辨识的研究工作也陆续取得成果。1968年,美国斯坦福人工智能实验室的J.McCarthy等人研究了新颖的课题——研制带有手、眼、耳的计算机系统。于是,智能机器人的研究形象逐渐丰满起来。20世纪70年代以来,机器人产业蓬勃兴起,机器人技术发展为专门的学科。工业机器人首先在汽车制造业的流水线生产中开始大规模应用,随后,诸如日本、德国、美国这样的制造业发达国家开始在其他工业生产中也大量采用机器人作业。后来,机器人朝着越来越智能化的方向发展。同样的,这种机器人带有多种传感器,能够将多种传感器监测得到的信息进行融合,从而有效地适应变化的环境,具有很强的自适应能力、学习能力和自治功能。智能机器人的发展主要经历了三个阶段,分别是可编程试教...
发布时间: 2020 - 01 - 08
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海洋浮标,是一种投放在相关海域中兼具观测和测量作用的信息采集设备。浮标主要是利用自身所携带的各类传感器,来获取周围海洋环境中的相关数据,包括海洋水文、气象等几十种参数。在大多数的海洋浮标中,安装有太阳能电池板以自行供电,从而实现全天候、不间断的测量。这些测量数据能帮助人们研究和认识海洋,对人类开发和利用海洋具有重要意义。但在此之前,确定浮标的实时测量位置及变动情况是第一步,因此,在大多数的海洋浮标中,搭载GPS模块是必不可少的,而GPS模块往往需要搭配电子罗盘使用。电子罗盘的前世今生电子罗盘,也叫数字罗盘、数字指南针,是利用地磁场来定北极的一种方法。电子罗盘最早可追溯到公元前3世纪战国末期的司南与唐宋时期的指南针。之后,经过发展演变成把方向刻度盘和磁针连接在一起转动的磁罗经。随着先进工艺的发展,现在一般采用磁阻传感器和磁通门加工而成的电子罗盘。电子罗盘是导航系统不可缺少的重要组成部分。目前广为使用的是三轴捷联磁阻式电子罗盘,这种罗盘具有抗振性、航向精度较高、对干扰场有电子补偿、可以集成到控制回路中进行数据链接等优点,因而广泛应用于航空、航天、机器人、航海、车辆自主导航等领域。电子罗盘的工作原理 电子罗盘可以分为平面电子罗盘和三维电子罗盘。平面电子罗盘要求用户在使用时必须保持罗盘的水平,否则当罗盘发生倾斜时,也会给出航向的变化而实际上航向并没有变化。虽然平面电子罗盘对使用时要求很高,但如果能保证罗盘所附载体始终水平的话,平面罗盘是一种性价比很好的选择。三维电子罗盘克服了平面电子罗盘在使用中的严格限制,因为三维电子罗盘在其内部加入了倾角传感器,如果电子罗盘发生倾斜时可以对罗盘进行倾斜补偿,这样即使罗盘发生倾斜,航向数据依然准确无误。有时为了克服温度漂移,罗盘也可内置温度补偿,最大限度减少倾斜角和指向角的温度漂移。三维电子罗盘由三维磁阻传感器、双轴倾角传感器和MCU构成...
发布时间: 2020 - 01 - 02
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近年来,物联网的规模应用让人们越来越多地感受到它给生活带来的变化。有数据表明,到2020年,全球将有260亿台物联网设备,市值将达3000亿美元,未来有望达到万亿美元级别。根据PROGRESS的调研报告,物联网关键战场将逐渐从可穿戴、运动/健康转为智慧医疗、智慧城市和车联网。为此,本报推出物联网应用系列报道,从多个维度探讨物联网的应用场景。智慧城市的理念就是把城市本身看成一个生态系统,城市中的市民、交通、能源、商业、通信、水资源构成一个个子系统,这些子系统形成一个普遍联系、相互促进、彼此影响的整体。借助新一代的物联网、云计算等信息技术,通过感知化、物联化、智能化的方式,将城市中的物理基础设施、信息基础设施、社会基础设施和商业基础设施有机连接起来。传感器作为物联网感知系统的关键部件,伴随着智慧城市及物联网建设的如火如荼,再一次被推上风口浪尖。智慧城市催生传感器产业千亿级市场智慧城市的出现是基于2008年IBM提出的“智慧地球”理念,随后引发了智慧城市建设的热潮。中国智慧城市的发展是城镇化发展与新技术革命共同碰撞的结果。从长期来看,中国城市巨大的存量治理和精细化发展需求意味着智慧城市建设存在巨大潜力。截至2018年,中国智慧城市市场规模增长至7.9万亿元,预计2019年市场规模将达到10.5万亿元。2016—2021年年均复合增长率约为60%,预计2021年市场规模将达到18.7万亿元。智慧城市的基本要求是城市当中物物相连,每一个需要识别和管理的物体上,都需要安装与之对应的传感器。随着智慧城市及物联网建设的大力推进,传感器产业将会形成一个千亿元级的市场,在智慧能源、智慧交通、智能安防等城市生活各个领域,相关智慧城市的实质性建设与试点规划工作已经在逐步展开。传感器在智慧城市建设中发挥关键作用1.智能安防助力智慧城市建设。智能安防的几大类产品都应用到了传感器技术。例如,监控摄像中C...
发布时间: 2019 - 12 - 30
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随着机器人深入人们的生活,例如工厂、仓库、酒店、商场、餐厅等环境中的使用,人们对机器人的移动能力越为重视,市场对智能化设备的需求日益高涨。以至于避障成为一个极为关键且必要的功能。避障是指移动机器人根据采集的障碍物的状态信息,在行走过程中通过传感器感知到妨碍其通行的静态和动态物体时,按照一定的方法进行有效地避障,最后达到目标点。实现避障与导航的必要条件是环境感知,在未知或者是部分未知的环境下避障需要通过传感器获取周围环境信息,包括障碍物的尺寸、形状和位置等信息,因此传感器技术在移动机器人避障中起着十分重要的作用。下面小编和大家一起看看超声波传感器和激光雷达传感器在机器人避障中的相关解决方案。目前市面上常见的机器人避障基本都采用到激光雷达,激光雷达作为自动驾驶和机器人等领域中的重要传感器,一直扮演着“眼睛”的角色,360°扫描周围环境,构建厘米级别高精度地图,为后续避障导航做辅助。但如果仅使用激光雷达作为唯一的一种避障传感器,是无法在一些复杂场所胜任避障工作的,必须要为机器人配备其它的传感器作为补充,比如:超声波传感器,它的成本非常低,实施简单,可识别透明物体,缺点是检测距离近,三维轮廓识别精度不好,所以对桌腿等复杂轮廓的物体识别不好,但是它可以识别玻璃、镜面等物体。目前较为常见的组合是采用激光雷达、深度相机外加超声波等传感器的方式来进行融合避障导航,但,是不是机器人产品上安装的传感器越多,就越能有效检测障碍物并规避呢?理论上,机器人上安装的传感器种类和数量越多,导航定位系统就越能有效的检测出环境中的风险和障碍物。但实际情况中,额外的传感器并非多多益善。除了成本因素外,不合理的传感器组合将可能导致相互干扰的发生。此外,每种传感器的误差和噪音模型存在区别。比如超声波传感器的测距精度和检出障碍物的方位精度远低于激光雷达。超声波传感器以其性价比高、硬件实现简单等优点,在移动...
发布时间: 2019 - 12 - 23
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陀螺仪,又叫角速度传感器,是用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置,同时,利用其他原理制成的角运动检测装置起同样功能的装置也称陀螺仪。陀螺仪的名字由来陀螺仪名字的来源具有悠久的历史。据考证,1850年法国的物理学家莱昂·傅科(J.Foucault)为了研究地球自转,首先发现高速转动中地的转子(rotor),由于它具有惯性,它的旋转轴永远指向一固定方向,因此傅科用希腊字 gyro(旋转)和skopein(看)两字合为“gyro scopei ”一字来命名该仪器仪表。最早的陀螺仪的简易制作方式如下:即将一个高速旋转的陀螺放到一个万向支架上,靠陀螺的方向来计算角速度,如简易图下图所示。其中,中间金色的转子即为陀螺,它因为惯性作用是不会受到影响的,周边的三个“钢圈”则会因为设备的改变姿态而跟着改变,通过这样来检测设备当前的状态,而这三个“钢圈”所在的轴,也就是三轴陀螺仪里面的“三轴”,即X轴、y轴、Z轴,三个轴围成的立体空间联合检测各种动作,然后用多种方法读取轴所指示的方向,并自动将数据信号传给控制系统。因此一开始,陀螺仪的最主要的作用在于可以测量角速度。陀螺仪的基本组成部件当前,从力学的观点近似的分析陀螺的运动时,可以把它看成是一个刚体,刚体上有一个万向支点,而陀螺可以绕着这个支点作三个自由度的转动,所以陀螺的运动是属于刚体绕一个定点的转动运动,更确切地说,一个绕对称轴高速旋转的飞轮转子叫陀螺。将陀螺安装在框架装置上,使陀螺的自转轴有角转动的自由度,这种装置的总体叫做陀螺仪。  陀螺仪的基本部件有:陀螺转子(常采用同步电机、磁滞电机、三相交流电机等拖动方法来使陀螺转子绕自转轴高速旋转,并见其转速近似为常值); 内、外框架(或称内、外环,它是使陀螺自转轴获得所需角转动自由度的结构);附件(是指力矩马达、信号传感器等)。陀螺仪的...
发布时间: 2019 - 12 - 18
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