傳感器助力機(jī)器人的發(fā)展更進(jìn)一步

本文就是旨在介紹傳感器在機(jī)器人應(yīng)用方面的一些例子，用來說明傳感器是機(jī)器人必不可少的一部分器件。

在制造和物流一線、醫(yī)療設(shè)施與福利設(shè)施以及家庭等各種各樣的地方，替代人類進(jìn)行工作的機(jī)器人正在大顯身手。其種類繁多，除了工廠自動(dòng)化設(shè)備和自動(dòng)導(dǎo)引搬運(yùn)車（Auto Guided Vehicle: AGV）外，還有迎賓機(jī)器人、護(hù)理機(jī)器人、以及在家中提供康復(fù)和娛樂的交流機(jī)器人。

機(jī)器人分為“工業(yè)機(jī)器人”和“服務(wù)機(jī)器人”。在工廠等制造一線工作的工業(yè)機(jī)器人在不與人接觸的環(huán)境下替代人類從事規(guī)定的操作，而服務(wù)機(jī)器人則從事迎賓、護(hù)理等服務(wù)，主要在店鋪、辦公室等人類附近的公共場(chǎng)所里活動(dòng)。確保安全性是讓服務(wù)機(jī)器人與人類共存的首要條件。

服務(wù)機(jī)器人正在世界范圍內(nèi)逐漸普及，今后，隨著傳感器和系統(tǒng)的升級(jí)，還將有望出現(xiàn)新型機(jī)器人并與我們的生活越來越密切。

服務(wù)機(jī)器人中，在家庭中扮演寵物或家人角色的“陪伴機(jī)器人*1”通過基于AI的聊天功能和流暢的動(dòng)作，甚至讓人們忘記了它們其實(shí)都是機(jī)器所做出的行為。隨著當(dāng)今社會(huì)人與人之間的交流逐漸減少，它還作為緩解孤獨(dú)感的一種方式而受到關(guān)注。

這種機(jī)器人流暢而自然的動(dòng)作離不開電機(jī)性能以及控制電機(jī)的“控制器”與“角度傳感器”等元件。手臂、軀體、車輪等機(jī)器人主體的可動(dòng)部都裝有小型伺服電機(jī)，控制器將精準(zhǔn)地控制每個(gè)電機(jī)的動(dòng)作。同時(shí)，角度傳感器則準(zhǔn)確地檢測(cè)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度和速度。

為了讓陪伴機(jī)器人之類的小型機(jī)器人做出自然準(zhǔn)確的動(dòng)作，則需要利用高精度角度檢測(cè)和高速響應(yīng)性能使電機(jī)實(shí)現(xiàn)最佳扭矩響應(yīng)。因此，高精度角度傳感器與小型嵌入式控制器將承擔(dān)起重要的作用。TAS/TAD系列正在以服務(wù)機(jī)器人為首的廣泛用途中大顯身手。

電容式接近傳感器工作原理：電容式接近傳感器用于檢測(cè)感應(yīng)器與感應(yīng)器間電容的變化。電容的大小取決于感應(yīng)物體的大小和距離。普通的電容式接近傳感器類似于具有兩個(gè)平行板的電容器，其中檢測(cè)兩個(gè)板的容量。其中一塊板是被測(cè)物體（帶有假想的地面），另一塊板是傳感器的感應(yīng)面。檢測(cè)這兩個(gè)極之間產(chǎn)生的電容變化。電容式接近傳感器可以檢測(cè)的物體取決于它們的介電常數(shù)，但它們除了金屬之外還包括樹脂和水。

工業(yè)機(jī)器人手夾持器是一種具有多自由度、靈巧地抓握對(duì)象的機(jī)械結(jié)構(gòu)構(gòu)件。適用于各種工業(yè)自動(dòng)化的生產(chǎn)、裝配、操作，能完成高風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境下的信息探測(cè)、物資收集、探測(cè)、排爆等工作。工業(yè)機(jī)器人手手夾持器一般都采用鉗形結(jié)構(gòu)，通過開合和夾緊的方式對(duì)物體進(jìn)行夾緊。所以，鉗口開度的準(zhǔn)確測(cè)量與控制，是決定夾持成敗的關(guān)鍵因素。

因?yàn)榻咏鼈鞲衅髂芨袘?yīng)到距離和位置的變化，因此，在工業(yè)機(jī)器人手夾機(jī)中，是一種常用的測(cè)量開合元件，它利用磁場(chǎng)的變化與被測(cè)金屬零件之間的相對(duì)位置關(guān)系來進(jìn)行測(cè)量。通常，接近傳感器安裝在工業(yè)機(jī)器人夾持器的其中一個(gè)夾鉗上，在夾取。當(dāng)夾緊物體時(shí)，靠近傳感器可以通過感應(yīng)磁場(chǎng)大小的變化來判斷兩者之間的距離。

視覺傳感器一般安裝在工業(yè)機(jī)器人手爪中的夾持器上，通過感應(yīng)磁場(chǎng)的大小變化，接近傳感器可以判斷兩只手(鉗子)距離的遠(yuǎn)近。從而可與設(shè)定值進(jìn)行比較，調(diào)節(jié)工業(yè)機(jī)器人手夾持器開度的大小，避免抓空或損壞物件。