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磁性位置傳感器在當(dāng)今的消費(fèi)者、服務(wù)專業(yè)人士、社交機(jī)器人以及工業(yè)機(jī)器人中得到廣泛應(yīng)用。幾乎每個(gè)關(guān)節(jié)都使用兩個(gè)或多個(gè)磁性角度位置傳感器IC。這些傳感器對(duì)于機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軸或關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)至關(guān)重要，尤其是在驅(qū)動(dòng)無刷直流電動(dòng)機(jī)和閉環(huán)電機(jī)控制時(shí)。因此，每個(gè)運(yùn)動(dòng)軸都需要兩個(gè)磁性角位置傳感器，以提供電動(dòng)機(jī)換向反饋。帶有磁性位置傳感器的機(jī)械臂是一個(gè)很好的例子。
舉例來說，對(duì)于需要在俯仰和滾動(dòng)中都進(jìn)行軸向運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人腳踝，通常會(huì)使用四個(gè)磁性位置傳感器。考慮到每個(gè)關(guān)節(jié)都需要這種類型的多重連接，以及大多數(shù)機(jī)器人需要大量關(guān)節(jié)，這就解釋了為什么磁性角位置傳感器在當(dāng)今機(jī)器人產(chǎn)品中如此常見。
在場(chǎng)傳感器技術(shù)已經(jīng)被集成到現(xiàn)代機(jī)器人中，并且它們的信息被融合在一起，以提供機(jī)器人空間視覺感測(cè)以及物體檢測(cè)和躲避。2D和3D立體視覺攝像頭已經(jīng)廣泛應(yīng)用于許多新型消費(fèi)者和專業(yè)服務(wù)機(jī)器人中。此外，飛行時(shí)間傳感器等新的先進(jìn)傳感器技術(shù)，包括光檢測(cè)和測(cè)距(LIDAR)傳感器，也越來越多地部署在機(jī)器人中。 LIDAR提供了機(jī)器人正在操作的環(huán)境的高分辨率地圖。
為了實(shí)現(xiàn)更好的任務(wù)執(zhí)行和移動(dòng)能力，機(jī)器人需要進(jìn)行空間和周圍環(huán)境的高分辨率3D映射。激光雷達(dá)映射技術(shù)被用于實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
類似地，超聲傳感器用于存在感測(cè)，類似于汽車中備用的安全警報(bào)系統(tǒng)所使用的設(shè)備。機(jī)器人中的超聲波傳感器可以檢測(cè)附近的障礙物，并防止機(jī)器人撞到墻壁、物體、其他機(jī)器人和人類。此外，它們?cè)趫?zhí)行主要功能任務(wù)的機(jī)器人中也扮演重要角色，因此在近場(chǎng)導(dǎo)航和避障方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，提供了整體上改善的機(jī)器人性能和安全性。
然而，超聲波傳感器的范圍有限，大約在一厘米到幾米之間，并且方向錐大約為30°。它們的成本相對(duì)較低，在近距離范圍內(nèi)具有良好的精度，但隨著范圍和測(cè)量角度的增加，精度會(huì)下降。此外，它們?nèi)菀资艿綔囟群蛪毫ψ兓挠绊，并且容易受到其他近距離機(jī)器人的干擾，尤其是那些使用調(diào)諧到相同頻率的超聲波傳感器的機(jī)器人。
然而，當(dāng)與其他存在傳感器結(jié)合使用時(shí)，它們可以提供有用且可靠的位置信息。當(dāng)所有這些存在傳感器（2D/3D攝像頭、激光雷達(dá)和超聲波）的數(shù)據(jù)融合在一起時(shí)，機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)空間感知，并移動(dòng)和執(zhí)行更復(fù)雜的任務(wù)，而不會(huì)損壞自己、人員或周圍環(huán)境。這種技術(shù)已經(jīng)開始在消費(fèi)/專業(yè)服務(wù)機(jī)器人和工業(yè)機(jī)器人中得到應(yīng)用。
力扭矩傳感器在當(dāng)今的下一代機(jī)器人中扮演著越來越重要的角色。除了用于機(jī)器人的末端執(zhí)行器和夾具外，它們還廣泛應(yīng)用于機(jī)器人的其他部位，如軀干、手臂、腿部和頭部。這些特殊的傳感器用于監(jiān)測(cè)肢體速度運(yùn)動(dòng)，檢測(cè)障礙物，并向機(jī)器人的處理器提供安全警報(bào)。
舉例來說，當(dāng)機(jī)器人手臂中的力扭矩傳感器檢測(cè)到突然且意外的力，比如手臂撞擊到物體時(shí)，其安全控制軟件可能會(huì)導(dǎo)致手臂停止運(yùn)動(dòng)并縮回原位。此外，力扭矩傳感器還與存在傳感器以及其他安全監(jiān)視傳感器（例如環(huán)境傳感器）配合使用，以提供全面的安全區(qū)域監(jiān)視功能。
另一方面，各種環(huán)境傳感器也正逐漸進(jìn)入工業(yè)和消費(fèi)機(jī)器人領(lǐng)域。這些傳感器可以檢測(cè)空氣質(zhì)量的VOC（揮發(fā)性有機(jī)化合物）、溫度、濕度、壓力，甚至照明情況。它們不僅有助于確保機(jī)器人能夠持續(xù)有效且安全地運(yùn)行，還可以使機(jī)器人及其操作人員意識(shí)到不安全的環(huán)境條件。
另外，電源管理傳感器也是機(jī)器人中不可或缺的一部分。
當(dāng)今的自動(dòng)機(jī)器人中集成了電源管理傳感器，這有助于延長(zhǎng)機(jī)器人在兩次充電之間的工作時(shí)間，并確保常見的鋰離子電池在使用時(shí)不會(huì)過熱充電或耗盡。此外，電源管理傳感器還用于電壓調(diào)節(jié)以及機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)的電源和熱管理領(lǐng)域。所有機(jī)載機(jī)器人電子設(shè)備，例如微處理器、傳感器和執(zhí)行器，都需要低噪聲紋波電源和調(diào)節(jié)功能，以確保它們高效且正確地工作。
在機(jī)器人電源管理中使用的傳感器解決方案包括用于電池放電和充電的庫(kù)侖計(jì)數(shù)，用于電壓調(diào)節(jié)器的精確可靠的過熱監(jiān)控傳感器以及電池管理設(shè)備中的電流傳感器。這些新傳感器技術(shù)的集成和融合，使當(dāng)今的機(jī)器人可以更加安全地運(yùn)行。此外，由于在計(jì)算能力、軟件和人工智能方面的顯著改進(jìn)，并且與這些新的傳感器技術(shù)協(xié)同工作，這種下一代機(jī)器人可以更輕松地適應(yīng)各種應(yīng)用需求。它們可以比前任更準(zhǔn)確、更快地執(zhí)行任務(wù)，可以在家庭、企業(yè)和制造環(huán)境中與人類進(jìn)行協(xié)作和安全的操作和工作。
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