影響這一領域最重要的創(chuàng)新之一是基于MEMS的運動傳感器的發(fā)展。MEMS傳感器幫助控制系統(tǒng)精確測量其每個運動部件的角度位置。
定位和導航
近70年來，工業(yè)機器人已經(jīng)能夠進行大量的運動。即使是第一臺工業(yè)機器人，其中央“臂”也有9個自由度，其“手”也有滾動和偏航。有各種方法來跟蹤這些運動部件的相對位置。
最簡單的可能是“死計算”，即相對于一個已知的起始點測量位置。然后根據(jù)驅(qū)動力施加的時間長短來計算運動量。這種方法依賴于在所有條件下相關部件的銜接是相同的。使用傳感器可以進一步改善這種情況。
智能物流的智能分揀機器人通過計算電機運行時的轉(zhuǎn)數(shù)，由轉(zhuǎn)數(shù)計算出的移動距離是絕對的。將這些測量結(jié)果結(jié)合起來，對控制機器人手臂的每個電機部分進行測量，就可以將其定位在三維空間中。使機器人能夠了解自己在工作空間中的位置。這種位置傳感所使用的傳感器類型包括：
電位計
光學編碼器
分揀機器人維護霍爾效應傳感器
這種位置傳感方法在沒有“意外”發(fā)生的環(huán)境中效果不錯。它不能提供預期在更開放環(huán)境中工作的機器人所需的空間意識水平。即使對于靜態(tài)機器人來說，感知和理解周圍環(huán)境的能力也會帶來能力的提升。
影響這一領域最重要的創(chuàng)新之一是基于MEMS的運動傳感器的發(fā)展。MEMS是一種以集成電路的規(guī)模提供機電功能的技術。其結(jié)果是，傳感器每邊的測量尺寸僅為毫米。但是，它仍然可以檢測到9個自由度的運動--為使用死角計算進行位置傳感帶來了新的洞察力。MEMS傳感器幫助控制系統(tǒng)精確測量其每個運動部件的角度位置。
Murata公司的SCL3300傾角傳感器是這種技術應用于機器人技術的一個很好的例子。它使用電容式3DMEMS技術測量3個軸的運動。AnalogDevices公司的iSensorMEMS陀螺儀也可以測量基于加速度的角變化率。它提供基于相對位移角的輸出?？刂葡到y(tǒng)可以利用這一信息來監(jiān)控運動速度。
機器人正在使用光來進行三維觀察
現(xiàn)在機器人技術中使用的其他傳感器技術包括飛行時間。一種根據(jù)光在兩點之間傳播所需的時間，精確測量發(fā)射器和接收器之間距離的技術。這可能聽起來不太可能，但自動對焦相機使用了ToF，所以它是一項成熟的技術。一些制造商為需要精確距離測量的應用提供ToF傳感器。除了將其用于近距離檢測外，ToF還可以提供非常詳細的表面3D浮雕圖。這意味著機器人也可以用它來檢測甚至識別物體。
對于希望在機器人應用中使用ToF的工程師來說，BaslerBlaze101視頻模塊是一個很好的開始。這款ToF相機在數(shù)米距離內(nèi)幾乎達到毫米級精度。它提供實時的預處理圖像流，包括3D點和2D強度。ToF方法可檢測反射光，因此它只能“看到”與該光直接一致的物體。這提供了足夠的數(shù)據(jù)來創(chuàng)建“點云”，這是用來描述ToF技術生成的3D圖像的術語。
然后，這些點云可以使用AI技術進一步處理，以識別形狀和它們的距離。對于需要在操作物體之前識別物體的機器人來說，即使是在傳送帶上移動的物體，也有很大的好處。
機器人如何使用激光雷達進行導航？
另一項正在尋找進入機器人技術，特別是設計為移動的機器人的技術是LiDAR，即光探測和測距。由于它使用光，該技術在許多方面與ToF相似。ToF可以被認為是LiDAR的一個子集。
它一般通過測量反射光源的振幅或相位的變化來工作。受控光源，在掃描激光雷達中轉(zhuǎn)向，或者如果系統(tǒng)不提供3D圖像，則固定。
反射光源的振幅或相位的偏移量給出了掃描對象的范圍?，F(xiàn)在的激光雷達系統(tǒng)體積小、精度高，足以用于機器人技術。英特爾的RealSenseLiDAR相機L515是一款固態(tài)LiDAR深度相機，它使用基于MEMS的鏡子，可以掃描其視野。
移動機器人面臨的下一個重大挑戰(zhàn)
現(xiàn)在，這些技術被用于機器人技術，以解決開發(fā)者和制造商接下來的一個重大挑戰(zhàn)。如何讓機器人在陌生的環(huán)境中移動？這個問題并不是機器人領域獨有的，在人工和虛擬現(xiàn)實領域工作的計算機科學家和工程師們也在思考這個問題。
一種正在發(fā)展的技術是同步定位和映射，或SLAM。這項技術涉及掃描一個區(qū)域，并對該視野中的物體進行測繪，同時對掃描設備在該空間中移動時的位置進行補償。自主車輛將使用SLAM來導航，機器人也在使用同樣的技術來提高自主性。
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