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佛山市賀迪傳感儀器有限公司
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閱讀：33發(fā)布時(shí)間：2024-12-26
控制和通訊IC的開(kāi)展在完成下一代的機(jī)器人中起到重要效果。可是，這些凌亂的現(xiàn)代機(jī)器人的中心是許多新的高溫熔體PID控制表、小型化和低本錢(qián)的傳感技術(shù)的呈現(xiàn)與交融。對(duì)完成下一代機(jī)器人至關(guān)重要的幾項(xiàng)關(guān)鍵傳感器技術(shù)包含磁性方位傳感器、存在傳感器、手勢(shì)傳感器、力矩傳感器、環(huán)境傳感器和電源管理傳感器。
在當(dāng)今消費(fèi)、專業(yè)效力、外交，廣東壓力傳感器甚至是工業(yè)機(jī)器人中普遍的傳感器技術(shù)之一是磁性角度方位傳感器集成電路 (IC)。參見(jiàn)圖1.0。當(dāng)時(shí)，消費(fèi)、專業(yè)效力或外交機(jī)器人的每個(gè)關(guān)節(jié)簡(jiǎn)直都用到兩個(gè)或更多的磁性角度方位傳感器IC。每個(gè)運(yùn)動(dòng)軸或關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)需求運(yùn)用至少一個(gè)磁性角度方位傳感器。當(dāng)今的許多機(jī)器人都選用小而強(qiáng)壯的無(wú)刷直流電機(jī) (BLDC) 來(lái)移動(dòng)機(jī)器人的關(guān)節(jié)和四肢。為了正確驅(qū)動(dòng)電機(jī)，需求知道電機(jī)的當(dāng)時(shí)方位。
磁性角度方位傳感器 IC 越來(lái)越廣泛地用來(lái)為移動(dòng)關(guān)節(jié)的電機(jī)控制器供應(yīng)電機(jī)換向反應(yīng)。參見(jiàn)圖 2.0。此外，機(jī)器人關(guān)節(jié)的閉環(huán)電機(jī)控制也需求關(guān)節(jié)齒輪的角度方位反應(yīng)。因而在機(jī)器人關(guān)節(jié)的每個(gè)運(yùn)動(dòng)軸上需求兩個(gè)磁性角度方位傳感器。例如，當(dāng)機(jī)器人的腳踝需求一起進(jìn)行前后和滾動(dòng)兩個(gè)軸方向的運(yùn)動(dòng)時(shí)，總共需求運(yùn)用四個(gè)磁性方位傳感器。因?yàn)槊總€(gè)關(guān)節(jié)的這種成倍需求，以及大多數(shù)機(jī)器人中所需求的關(guān)節(jié)數(shù)大大增加，磁性角度方位傳感器為何如此大量地用于當(dāng)今推出的機(jī)器人中就清楚明了了。
于之前用于機(jī)器人關(guān)節(jié)中的競(jìng)爭(zhēng)性的多通道無(wú)紙記錄儀技術(shù)比較，當(dāng)今的磁性角度方位傳感器（如艾邁斯半導(dǎo)體的AS5047P和AS5600L）具有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。新式磁性方位傳感器IC供應(yīng)高分辨率和重復(fù)精度。此外，因?yàn)橹圃爝x用了CMOS硅技術(shù)，與競(jìng)爭(zhēng)性方位傳感器技術(shù)（如光電編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器）比較，它們所需的功率、重量和體積都非常小。此外，磁性方位傳感器IC能夠在非常惡劣的環(huán)境中作業(yè)，包含極點(diǎn)溫度和齷齪多塵的環(huán)境。有些磁性方位傳感器（如艾邁斯半導(dǎo)體的全系列磁性方位傳感器 IC）甚至能夠免受機(jī)器人作業(yè)環(huán)境中常見(jiàn)的雜散場(chǎng)煩擾。最后，與低本錢(qián)外交/玩具機(jī)器人的傳統(tǒng)伺服電機(jī)組件中常見(jiàn)的電阻電位計(jì)不同的是磁性方位傳感器對(duì)錯(cuò)觸摸式的，沒(méi)有運(yùn)動(dòng)的機(jī)械部件，所以不會(huì)磨損。正是因?yàn)樗羞@些內(nèi)在優(yōu)勢(shì)，磁性角度方位傳感器在當(dāng)今的消費(fèi)、專業(yè)效力和外交機(jī)器人，現(xiàn)在甚至在工業(yè)機(jī)器人中都被廣泛選用。
現(xiàn)在，數(shù)項(xiàng)存在傳感器技術(shù)正被集成到當(dāng)今的機(jī)器人中，它們的數(shù)據(jù)會(huì)交融在一起，用于為機(jī)器人供應(yīng)空間視覺(jué)感知以及物體檢測(cè)和逃避。2D和3D視覺(jué)立體攝像頭在當(dāng)今的新式消費(fèi)和專業(yè)效力機(jī)器人中都很常見(jiàn)。可是，新式的傳感器技術(shù)，如包含基于翱翔時(shí)間的光檢測(cè)和測(cè)距 (LIDAR) 傳感器，也越來(lái)越多地布置到機(jī)器人傍邊。LIDAR為機(jī)器人供應(yīng)其作業(yè)空間及周圍環(huán)境的高分辨率3D測(cè)繪，以便它能夠更好地實(shí)行任務(wù)并四處移動(dòng)。參見(jiàn)圖3.0。
相同，超聲波傳感器也正被用于存在感測(cè)。與用于轎車倒車時(shí)的安全報(bào)警體系傳感器相同，機(jī)器人中的超聲波傳感器用于檢測(cè)附近的障礙物，以防撞到墻面、物體、其他機(jī)器人和人。另外，它們能夠在機(jī)器人實(shí)行主要功用任務(wù)時(shí)發(fā)揮效果。因而，超聲波傳感器在近場(chǎng)導(dǎo)航和避障中起著重要效果，終究提高了機(jī)器人的整體功用和安全性。
可是，超聲波傳感器的效果間隔有限，大約為一厘米到幾米，而角度錐體約為30度。它們的本錢(qián)相對(duì)較低，并在近間隔范圍內(nèi)具有較高的精度，但隨著間隔和測(cè)量角度的增加，其精度會(huì)下降。它們也易受溫度和壓力改變的影響，還會(huì)遭到運(yùn)用調(diào)諧在相同頻率的其他機(jī)器人的超聲波傳感器的煩擾。盡管如此，當(dāng)與其他存在傳感器結(jié)合運(yùn)用時(shí)，它們?nèi)允悄軌蚬?yīng)有用可靠的方位信息。
當(dāng)所有這些存在傳感器（2D/3D攝像頭、LIDAR和超聲波）數(shù)據(jù)交融在一起時(shí)，正如我們現(xiàn)在開(kāi)始在消費(fèi)/專業(yè)效力機(jī)器人和工業(yè)機(jī)器人中所看到的，這些機(jī)器人能夠超卓地完成對(duì)周圍環(huán)境空間感知，移動(dòng)并實(shí)行更凌亂的任務(wù)，而且不會(huì)令自己、人或其周圍環(huán)境遭到損害。
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