掌控和通信IC的发展在构建下一代的机器人中起着最重要起到。然而，这些简单的现代机器人的核心是许多新的、小型化和低成本的传感技术的经常出现与融合。

对构建下一代机器人至关重要的几项关键传感器技术还包括磁性方位传感器、不存在传感器、手势传感器、力矩传感器、环境传感器和电源管理传感器。磁性方位传感器——机器人革命中的幕后英雄在当今消费、专业服务、社交，甚至是工业机器人中尤为广泛的传感器技术之一是磁性角度方位传感器集成电路(IC)。参看图1.0。

当前，消费、专业服务或社交机器人的每个关节完全都中用两个或更加多的磁性角度方位传感器IC。每个运动轴或关节转动必须用于最少一个磁性角度方位传感器。

当今的许多机器人都使用小而强劲的无刷直流电机(BLDC)来移动机器人的关节和四肢。为了准确驱动电机，必须告诉电机的当前方位。

图1.0——使用圆盘形磁体的磁性方位传感器磁性角度方位传感器IC更加普遍地用来为移动关节的电机控制器获取电机牵引对系统。参看图2.0。此外，机器人关节的闭环电机掌控也必须关节齿轮的角度方位对系统。

因此在机器人关节的每个运动轴上必须两个磁性角度方位传感器。例如，当机器人的脚踝必须同时展开前后和旋转两个轴方向的运动时，总共必须用于四个磁性方位传感器。

由于每个关节的这种成倍市场需求，以及大多数机器人中所必须的关节数大大增加，磁性角度方位传感器为何如此大量地用作当今近期发售的机器人中就显而易见了。图2.0——具有磁性方位传感器的机器人手臂但是为什么自由选择磁性角度方位传感器IC？于之前用作机器人关节中的竞争性的方位传感器技术比起，当今近期的磁性角度方位传感器（如艾迈斯半导体的AS5047P和AS5600L）不具备多项优势。新型磁性方位传感器IC获取高分辨率和反复精度。

此外，由于生产使用了CMOS硅技术，与竞争性方位传感器技术（如光电编码器和转动变压器）比起，它们所需的功率、重量和体积都十分小。此外，磁性方位传感器IC可以在十分险恶的环境中工作，还包括极端温度和可怕多尘的环境。有些磁性方位传感器（如艾迈斯半导体的全系列磁性方位传感器IC）甚至可以免遭机器人工作环境中少见的杂散场阻碍。

最后，与低成本社交/玩具机器人的传统伺服电机组件中少见的电阻电位计有所不同的是磁性方位传感器所谓接触式的，没运动的机械部件，所以会磨损。正是由于所有这些内在优势，磁性角度方位传感器在当今的消费、专业服务和社交机器人，现在甚至在工业机器人中都被普遍使用。

不存在传感器现在，数项不存在传感器技术于是以被构建到当今的机器人中，它们的数据不会融合在一起，用作为机器人获取空间视觉感官以及物体检测和拐弯。2D和3D视觉立体摄像头在当今的新型消费和专业服务机器人中都很少见。然而，新型的先进设备传感器技术，如还包括基于飞行中时间的光检测和测距(LIDAR)传感器，也更加多地部署到机器人当中。

LIDAR为机器人获取其工作空间及周围环境的高分辨率3D测绘，以便它可以更佳地继续执行任务并四处移动。参看图3.0。图3.0——LIDAR测绘某种程度，超声波传感器也于是以被用作不存在感测。

与用作汽车方向灯时的安全性报警系统传感器完全相同，机器人中的超声波传感器用作检测附近的障碍物，以防撞到墙壁、物体、其他机器人和人。另外，它们可以在机器人继续执行主要功能任务时发挥作用。

因此，超声波传感器在近场导航系统和避障中起着最重要起到，最后提升了机器人的整体性能和安全性。但是，超声波传感器的起到距离受限，约为一厘米到几米，而仅次于角度锥体大约为30度。它们的成本比较较低，并在近距离范围内具备较高的精度，但随着距离和测量角度的减少，其精度不会上升。

它们也易受温度和压力变化的影响，还不会受到用于回声在完全相同频率的其他机器人的超声波传感器的阻碍。尽管如此，当与其他不存在传感器融合用于时，它们还是可以获取简单可信的方位信息。当所有这些不存在传感器（2D/3D摄像头、LIDAR和超声波）数据融合在一起时，正如我们现在开始在高端消费/专业服务机器人和工业机器人中所看见的，这些机器人需要出众地构建对周围环境空间感官，移动并继续执行更加简单的任务，而且会令其自己、人或其周围环境受到伤害。

用作嵌入式的手势传感器手势传感器也更加多地构建到当今一些最简单的机器人中，用来辅助获取用户界面命令。手势传感器技术还包括光学传感器和机器人操作员配戴的臂带式掌控传感器。利用光电手势传感器，可以训练机器人辨识特定的手部动作，并按照特定的手势或手部动作来继续执行某些任务。

这些手势传感器为家中或医院里的残疾人和交流障碍人士，以及智能工厂获取了很多便捷。配戴了臂带式掌控传感器的操作员可以与协作式工业、医疗或军事机器人交流，并掌控机器人，使其按照操作员的手臂运动方式和手势来继续执行和/或仿效某些任务。例如，双臂皆配戴臂带式传感器的外科医生可以掌控远程医疗机器人的双臂展开手术，而它或许远在地球的另一端。

力矩传感器力矩传感器也更加多地用作下一代机器人中。力矩传感器不仅用作机器人的末端执行器和夹持器，而且还用作机器人的其他部位，例如躯干、臂部、腿部和头部。这些类似的力矩传感器用来监测肢体的较慢运动、检测障碍物并为机器人的中央处理器获取安全性报警。

例如，当机器人手臂中的力矩传感器检测到由于手臂撞击到物体而引发的脑溢血和车祸的力时，其掌控安全软件可以使手臂暂停运动并松开其方位。力矩传感器也与不存在传感器以及其他安全性监测传感器（如环境传感器）联合协作，以获取总体安全性区域监测功能。环境传感器各种环境传感器也正在转入工业和消费机器人领域。环境传感器还包括检测与空气质量有关的VOC（挥发性有机化合物）传感器、温度和湿度传感器、压力传感器，甚至可检测光照不存在的传感器。

这些传感器不仅能协助保证机器人仍然安全性有效地工作，还能让机器人周边的人们察觉到不安全性的环境条件。电源管理传感器电源管理传感器也构建到当今的自动化机器人中，用来协助缩短机器人的工作时间，并保证锂电池（当今自动化机器人中最少见的电池）电池或耗电量时会短路。参看图4.0。电源管理传感器还用作机器人关节电机的稳压与功率和热管理。

所有板载机器人器件（如微处理器、传感器和执行器）都必须较低纹波电源和稳压，以保证它们高效、正确地工作。用作机器人电源管理的近期传感器解决方案还包括用作电池静电和电池的库仑计算出来的传感器、用作稳压器的精准可信的过温监测传感器，以及电池管理设备中的电流传感器。图4.0电源管理——对自动化机器人至关重要归功于所有这些新型创意的传感器技术的构建和融合，当今近期的机器人可以更加独立国家和安全性地运营。

此外，由于计算能力、软件功能和人工智能的大幅提高，并因应上这些新型传感器技术，下一代机器人可以更加精彩地用作反对各种各样的应用于。而且，它们可以比原本的机器人更加精准、更加较慢地继续执行任务。最后，它们可以在更加普遍的家庭、商业和生产环境中更加独立国家、更加协作和更加安全性地运营与工作。

作者：MarkJ.。

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