机器人技术中还有其它传感器技术

莫拉塔的SCL3300倾角传感器就是将该技术应用到机器人技术中的一个典型例子。目前机器人技术中还有其它传感器技术，包括飞行时间(ToF)。有些厂家为需要精确测距的应用提供了ToF传感器。BaslerBlaze101视频模块对于那些想将ToF用于机器人应用的工程师们来说是个好的开始。

基于MEMS的运动传感器的开发是影响该领域最重要的创新之一。微机械感应器帮助控制系统精确地测量每个运动部件的角度位置。

定位与导航

工业机器人在过去的70年里已经能做很多动作。就连第一个工业机器人(详见本系列第一篇博客)，它的中心的“臂”有9个自由度，它的“手”也有滚动和偏航。可以通过多种方式跟踪这些移动部件的相对位置。

可能最简单的就是“死计算”，BUF11702PWPRG4即测量相对于已知起点的位置。接着根据驱动力作用的时间长度计算运动量。该方法取决于在所有情况下相关部分的连接都是相同的。利用感应器可以进一步改善这种情况。

在电机运行时，通过计算电机的转数，可以得到电机的绝对运动距离。综合这些测量结果，可以将控制机器人手臂的各个电机部件组合在一起，使它们定位于三维空间。让机器人知道自己在工作空间里处于什么位置。用于此位置传感的传感器类型包括：

电压计

光编码器

Hole效应传感器

这样的位置感知方式在没有“意外”发生的环境下很有效。该系统无法提供机器人期望在更开放的环境中工作所需的空间感知能力。即便是静态机器人，感知和理解周围环境的能力也能提高其能力。

基于MEMS的运动传感器的开发是影响该领域最重要的创新之一。微机电技术是以集成电路的规模提供机电功能。因此，传感器每侧的测量尺寸只有毫米。但它仍能探测到九个自由度的运动——这给利用死角计算来探测位置带来了新的见解。微机械感应器帮助控制系统精确地测量每个运动部件的角度位置。

莫拉塔的SCL3300倾角传感器就是将该技术应用到机器人技术中的一个典型例子。采用电容式3DMEMS技术对三轴运动进行测量。iSensorMEMS陀螺也能根据加速度测量出角变化率。其输出基于相对位移角。利用这些信息，控制系统可以监测运动速度。

这个机器人利用光线进行三维观测

目前机器人技术中还有其它传感器技术，包括飞行时间(ToF)。根据光在两点间传播的时间，精确地测量发射端与接收端之间距离的技术。虽然听起来不太可能，但是自动对焦照相机使用了ToF，因此这是一个成熟的技术。有些厂家为需要精确测距的应用提供了ToF传感器。ToF不仅可用于近距离探测，还可提供非常详细的表面3D浮雕图形。这就是说，机器人还可以使用它检测甚至识别物体。

BaslerBlaze101视频模块对于那些想将ToF用于机器人应用的工程师们来说是个好的开始。ToF相机在几米范围内几乎可以达到毫米级的精度。该系统能实时提供预处理的图象流，包括3D点和二维强度。通过这种方法可以探测反射光，所以它只能“看到”物体，它和这种光直接一致。这样就提供了足够的数据来创建用于描述ToF技术产生的3D图像的“点云”。

这些点云随后可以通过AI技术进行进一步处理，以确定形状和距离。如果机器人在操作前就需要识别物体，甚至那些被移动到传送带上的物体，它也能获得巨大的好处。

这个机器人是怎样用激光雷达导航的？

另外一个想要进入机器人领域，尤其是移动机器人领域的技术是LiDAR，即光探测和测距。这一技术和ToF在很多方面类似，因为它使用光线。可将ToF视为LiDAR的子集。

通常通过测量反射源幅度或相位的变化来实现。被控制(通常是脉冲)的光源，在激光扫描雷达中操纵，如果系统不提供3D图像则固定下来。

反射源的幅相或相位的偏移，给出了被扫描物体的范围。目前激光雷达系统小巧，精度高，足以应用于机器人技术。英特尔的RealSenseLiDAR照相机L515是一款固态LiDAR深度照相机，该相机使用基于MEMS的镜片，可以对视野进行扫描。

下一项重大挑战是移动机器人

如今，这些技术被用在机器人上，来解决开发者和制造商面临的一个重大挑战。机器人在陌生环境中如何运动？这并非机器人领域所特有的问题，计算机科学家和从事人工与虚拟现实研究的工程师们也在思考这一问题。

其中一个发展中的技术是同步定位和映射，即SLAM。此项技术包括扫描一个区域，绘制该视野内的物体，同时对扫描装置在该空间中移动时的位置进行补偿。SLAM将用于自主车辆导航，而机器人则使用与SLAM相同的技术来提高自主性。