多年來，機器人一直是科幻小說的主題。從(cong) 早期無聲電影的開創性電影到美國作家艾薩克·阿西莫夫的思考機器人，機器人都被描繪成人類形式的機器。這些虛構的機器人擁有遠遠超出我們(men) 的智能，考慮到它們(men) 是在微電子、半導體(ti) 甚至晶體(ti) 管時代之前就被想象出來的，這是一個(ge) 了不起的想法。
製造業(ye) 是最早了解機器人在現實世界中用途的行業(ye) 之一。然而，當機器人最終開始進入我們(men) 的生活時，它們(men) 與(yu) 我們(men) 想象的完全不同。它們(men) 不僅(jin) 缺乏虛構機器人的複雜性，而且看起來也不像人類。第一代機器人不具備智能，但其設計目的是快速、精確地執行有限的功能。通過使用機器來執行艱苦且重複的任務，製造商可以提高工廠效率並提高產(chan) 品質量。對於(yu) 這些任務來說，人類形態既不需要也沒有優(you) 勢。
本文探討了傳(chuan) 感器在工業(ye) 機器人中的作用，以及它們(men) 如何幫助收集和分析數據以實現智能決(jue) 策。我們(men) 將重點介紹與(yu) 傳(chuan) 感器相關(guan) 的一些精度、功耗和成本挑戰。
自第一台工業(ye) 機器問世以來，機器人領域不斷發展。跨多個(ge) 領域的一係列技術同時成熟，創造出稱為(wei) 自主移動機器人（AMR）的新一代設備。這些 AMR 的核心是現代微電子學的處理能力。盡管如此，如果沒有其他技術領域的進步，從(cong) 無線連接到電池和電機，它們(men) 就什麽(me) 都不是。
AMR 沒有自我意識，也沒有采用真正的人工智能；然而，它們(men) 的設計目的是了解周圍的環境。通過傳(chuan) 感器和其他輸入收集這些信息，他們(men) 做出響應並調整自己的行動以完成分配的任務。從(cong) 在繁忙的工廠車間導航到處理敏感貨物，這些機器人可以通過采用一種稱為(wei) 機器學習(xi) 的人工智能形式自主行動。
正如科幻小說想象的機器人新用途一樣，最新一代的 AMR 已在現實世界的各個(ge) 行業(ye) 中得到應用。人們(men) 對將機器人部署到危險環境中（例如科學研究、救災和太空真空）以執行人類工人無法嚐試的危險任務非常感興(xing) 趣。盡管自主機器人在廣泛的應用中具有潛力，但 AMR 已經對工業(ye) 市場產(chan) 生了相當大的影響。
AMR 正在實現熄燈工廠（即黑暗工廠），即對人類活動的需求很小，以至於(yu) 設施可以在黑暗中運行的工廠。在這些黑暗的工廠裏，AMR 是生產(chan) 線不可或缺的一部分，用於(yu) 在工廠周圍運送原材料。 AMR 的獨立性使其能夠通過計算複雜動態環境中的最佳路線來響應最新的要求。生產(chan) 計劃的變化會(hui) 自動傳(chuan) 達給交付機器人車隊，確保正確的零件在正確的時間到達正確的位置。
除了工廠之外，快遞行業(ye) 巨頭的發展也引起了人們(men) 極大的興(xing) 趣。許多人將 AMR 視為(wei) 運輸過程最後階段（將包裹運送到客戶家門口）的理想解決(jue) 方案。在此應用程序中，AMR 將在我們(men) 街道的人行道上導航以到達目的地。設計師麵臨(lin) 的挑戰是創造能夠對城市地區不可預測的交通安全做出反應的機器人。
自主機器人甚至可以飛上天空。無人駕駛飛行器 (UAV)，通常稱為(wei) 無人機，已經出現在我們(men) 身邊一段時間了，但通常需要遠程控製。然而，最新一代的自主無人機正在各種應用中提供“天空之眼”。它們(men) 能夠長時間停留在高空、有條不紊地搜索大片區域以及識別異常現象，這使得這些機器非常高效。例如，許多精準農(nong) 業(ye) 作業(ye) 都使用自主無人機從(cong) 上方監測農(nong) 作物的狀況。這些無人機配備了紅外和其他專(zhuan) 業(ye) 視覺係統，可以識別關(guan) 注區域，甚至可以在無需人工幹預的情況下施肥或殺蟲劑。
在所有這些應用中，機器人與(yu) 環境的交互對其成功至關(guan) 重要。傳(chuan) 感器不僅(jin) 僅(jin) 是自主機器人的眼睛和耳朵，還發揮著幾個(ge) 關(guan) 鍵作用。
在 AMR 能夠在其環境中導航之前，它必須能夠檢測自身的狀況。這些本體(ti) 感受傳(chuan) 感器包括陀螺儀(yi) 傳(chuan) 感器、傾(qing) 斜傳(chuan) 感器、加速度計和溫度計，使機器人能夠監測其姿態、運動和溫度。這些傳(chuan) 感器通常與(yu) 壓力和重量傳(chuan) 感器結合使用，這對於(yu) 參與(yu) 物流的機器人尤其重要（例如，確保貨物裝載不會(hui) 造成不安全的條件）。
這些 AMR 大多數使用電池組作為(wei) 電動機的電源，目前選擇的技術是鋰離子 (Li-ion) 電池。鋰離子電池的能量容量和充電特性意味著它們(men) 在眾(zhong) 多行業(ye) 中得到廣泛使用，但存在安全問題。如果鋰離子電池損壞或充電不正確，可能會(hui) 導致非常危險的事件，稱為(wei) 熱失控。準確的溫度傳(chuan) 感對於(yu) 電池管理係統至關(guan) 重要，電池管理係統可以監控這些電源組的狀況以防止熱失控風險。
這些傳(chuan) 感器在機器人的維護中也發揮著有趣的作用。長期監控機器人的性能及其組件的能力可以為(wei) 其狀況提供有價(jia) 值的見解。例如，溫度的穩定上升可能會(hui) 提醒用戶電機磨損，而操作過程中傾(qing) 斜角度的變化可能是由於(yu) 底盤損壞造成的。收集和分析這些數據使運營商能夠進行預先計劃的維護，最大限度地減少停機時間並維持全麵服務。
在檢測機器人必須移動或運行的環境時，設計人員可以選擇主動或被動傳(chuan) 感器。無源傳(chuan) 感器檢測環境本身產(chan) 生的能量。這包括電磁能的所有變化，包括可見光和紅外輻射，以及聲音或大氣壓力等物理條件。被動傳(chuan) 感器收集這些信息，機器人將利用這些信息創建周圍條件的模型。
AMR 的無源傳(chuan) 感器選項包括溫度和壓力傳(chuan) 感器（可防止機器人進入不安全區域）和視覺係統（通常是使用可見光或紅外光從(cong) 外部環境捕獲信息的攝像頭組合）。當由最新的嵌入式計算機處理時，可以創建非常準確的環境視覺模型，使機器人能夠安全地繞過障礙物和危險。
主動傳(chuan) 感器的工作原理是產(chan) 生能量，然後將能量排放到環境中。傳(chuan) 感器收集有關(guan) 該能量如何與(yu) 其周圍環境相互作用的信息。有源傳(chuan) 感器最常見的應用是雷達，其中發射射頻 (RF) 輻射脈衝(chong) 並測量其反射。脈衝(chong) 傳(chuan) 播到目標並返回所需的時間提供了精確的距離測量。
AMR 使用一係列主動傳(chuan) 感器來進一步增強周圍環境的模型。光探測和測距（激光雷達）或激光提供了雷達的替代方案，其中射頻傳(chuan) 輸被光取代來檢測物體(ti) 。盡管基於(yu) 光的傳(chuan) 感器可能會(hui) 受到灰塵或霧等大氣條件的影響，但它們(men) 提供比雷達更高的分辨率。
無論采用哪種傳(chuan) 感器技術，機器人都會(hui) 使用一種稱為(wei) 同步定位和建圖（SLAM）的方法。 SLAM 是一種自動機器人和車輛用來構建區域地圖並同時定位其在其中的位置的技術。 SLAM 技術利用一係列傳(chuan) 感器生成的信息，為(wei) 機器人提供執行路徑規劃和避障等任務所需的信息。
更重要的是傳(chuan) 感器在公共安全中的作用。隨著 AMR 成為(wei) 我們(men) 街道和工廠中常見的景象，它們(men) 將被賦予越來越重要的任務，而這些任務必須在沒有監督的情況下執行。當在公共空間或其他可能與(yu) 人類互動的區域部署機器人時，主動和被動傳(chuan) 感器都將發揮關(guan) 鍵作用。
傳(chuan) 感器不僅(jin) 僅(jin) 是讓機器人感知和理解周圍環境的眼睛和耳朵。雖然 AMR 沒有自我意識，但它們(men) 的設計目的是響應周圍的環境、調整自己的行動並完成分配的任務。無論設計人員是在創建 30 分鍾內(nei) 送披薩的機器人，還是最複雜的搜索救援機器，AMR 中集成的傳(chuan) 感器陣列都將使它們(men) 充分發揮潛力。它們(men) 對於(yu) 機器人的成功至關(guan) 重要，因為(wei) 它們(men) 起著檢測自身狀況、監控電池健康狀況和維護等關(guan) 鍵作用。
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