居然有技术与光刻机并列被卡脖子？ |盘点工业机器人各大传感器技术！

视觉传感器主要包括各种摄像机，比如RGB摄像机、多光谱摄像机和深度摄像机。摄像机中的光敏元件通常是CCD或者CMOS，都是利用光电效应原理，将光信息转换成电信号，继而转换为数字信号。不同类型的摄像机有不同的原理，可以提供不同的信息。

视觉传感器因其成本低、信息丰富、使用方便等优点而广受欢迎。然而，视觉传感器的数据处理是复杂和耗时的。虽然许多研究者提出了几种算法，但其适用性和灵活性还不是很令人满意。 

电容式触觉传感器利用电容的变化来测量接触力。其空间分辨率高，功耗低，但抗干扰能力差。光学原理的触觉传感器靠检测光的参数变化间接感知外界的接触信息。优点是抗干扰能力强，具有很高的空间分辨率。 

尤其我国，已连续几年成为世界第一大机器人应用市场，不但高端机器人仍依赖于进口。其中，触觉传感器是工业机器人核心部件，其对于产品精确、稳定的严苛要求，阻挡了我国大部分企业向触觉传感器迈进的步伐。形成了依赖进口、内生乏力的恶性循环。也正是如此，触觉传感器被列为与芯片、航空钢材等并列的关键“卡脖子”技术。

激光发明于20世纪，因为其在单色性、方向性和亮度方面都有出色的性能，因此被广泛应用于各种场合。 

三角剖分法利用三角形理论和三角函数来计算物体之间的距离。激光位移传感器就是基于这种方法来实现短距离测量的。两束相位不同的光束叠加后形成明暗条纹的现象被称为光的干涉。此原理被用于激光跟踪器中，可以测量装有反射镜的目标的移动距离。 

激光传感器能够遥感测量，测量速度和精度都令人满意。但是，激光波长容易受温度、大气压力和空气湿度变化的影响。当上述参数发生变化时，需要进行补偿才能达到更高精度测量。 

编码器将角位移或角速度转换为电脉冲或数字量。 

绝对式光电编码器轴上的每个位置都对应有唯一的二进制数字量，因此可以直接得到绝对位置。编码器因其结构紧凑、使用寿命长、使用方便、技术成熟等优点而被广泛应用。编码器的分辨率取决于圆中编码盘上刻线的数量。更多的线能够识别较小的角度，从而产生更高的分辨率，当然成本也会更高。 

除上述 4 种传感器外，工业机器人中还部署了一些传感器来实现多种功能，如接近传感器、惯性传感器、扭矩传感器、声传感器、磁传感器、超声波传感器等。 

接近传感器能够检测到物体是否接近，并输出相应的开关信号。根据操作原理可分为电容式、电感式和光电式。电容式接近传感器利用检测电极的电容变化引起的电路状态变化来感知接近的物体。感应式接近传感器是基于电磁感应原理。它们的传感元件是检测线圈，当金属物体靠近时，其电感量会发生变化。光电接近传感器通常由发光二极管和光电探测器件组成。当物体接近时，光电二极管发出的光被反射到光电探测器件上，通过检测电路产生相应输出信号。 

惯性传感器包括加速度计、陀螺仪和磁强计。惯性传感器被广泛用于测量运动物体的运动参数，比如加速度、角速度和方位角。通常，三者的组合被称为惯性测量单元（IMU）。惯性传感器的测量原理是航位推算（DR）。利用积分的方法来计算物体的运动量。惯性传感器的精度在短时间内是令人满意的，但是长时间漂移误差较大。 

扭矩传感器主要用于测量施加在机械轴上的扭矩。常见的类型有感应式和电阻应变式。其结构通常由扭力杆和线圈、电阻应变片等检测元件组成。通过检测元件参数的变化，将扭矩引起的扭杆扭转变形转化为电信号，实现扭矩测量。 

声波传感器能够把声波转换成电信号。其中装有电容驻极体传声器，声波会引起传声器中驻极体膜的振动，产生微弱的电压变化。然后对电压进行后续处理。 

磁传感器主要用于检测磁场强度，其原理是霍尔效应。霍尔效应是指当电流流过导体时，会产生一个垂直于磁场和电流方向的电场，从而在导体表面产生电位差的现象。