目前,國內傳感器技術發展與創新的重點在材料、結構和性能改進3個方面:敏感材料從液態向半固態、固態方向發展;結構向小型化、集成化、模塊化、智能化方向發展;性能向檢測量程寬、檢測精度高、抗力強、性能穩定、壽命長久方向發展。隨著物聯網技術的發展,對傳統傳感技術又提出了新的要求,產品正逐漸向MEMS技術、無線數據傳輸技術、紅外技術、新材料技術、納米技術、陶瓷技術、薄膜技術、光纖技術、激光技術、復合傳感器技術、多學科交叉融合的方向發展。傳感器用途廣泛、種類繁多。
按照測量對象可以將傳感器分為檢測光、放射線、聲信號、磁信號、力、位置信息、溫度、濕度、二氧化碳、粉塵PM2.5、溶液流量流速等類型的傳感器。每一種檢測同樣對象的傳感器又有多種應用和不同的實現路徑。
傳感器作為智能裝備的自主式輸入,相當于智能裝備、機器人的各種感覺器官,智能裝備對于外界環境的感覺主要有視覺、位置覺、速度覺、力覺、觸覺等。
視覺是智能裝備的輸入系統,并可以分為兩大類:
一是直觀的視覺,數據類型是像素組成的圖片,典型的應用如機器視覺、物體識別等,此類傳感器有高速相機、攝像機等;
二是環境模型式的視覺,數據類型是點云數據構成的空間模型,典型的應用是空間建模,此類傳感器有3D激光雷達、激光掃描儀等。
位置覺是指通過感知周圍物體與自身的距離,從而判斷自身所處的環境位置,此類傳感器有激光測距儀、2D激光雷達、磁力計(判斷方向)、毫米波雷達、超聲波傳感器等。
速度覺是指智能裝備對于自身運行的速度、加速度、角速度等信息的掌握,此類傳感器有速度編碼器、加速感應器、陀螺儀等。
力覺在智能裝備中用以感知外部接觸物體或內部機械機構的力,典型的應用如裝在關節驅動器上的力傳感器,用來實現力反饋;裝在機械手臂末端和機器人個關節之間的力傳感器,用來檢測物體施加的力等。
觸覺在智能裝備中可以進一步分為接觸覺、壓覺、滑覺,此類傳感器有光學式觸覺傳感器、壓阻式陣列觸覺傳感器、滑覺傳感器等,其中滑覺傳感器是實現機器人抓握功能的條件。除以上五種人體感覺以外,一些物理傳感器還具有超越人體的感覺,比如生物傳感器可以測量血壓、體溫等,環境傳感器可以測量溫濕度、空氣粉塵顆粒物含量、紫外線光照強度等。這些超越人體感官的傳感器如今被可穿戴設備搭配起來,可穿戴設備從而被賦予了擴充人體感官的功能。
傳感器是設備感受外界環境的重要硬件,決定了裝備與外界環境交互的能力,是設備智能化的硬件基礎,尤其在很多智能設備中,傳感器決定著設備的核心能力。一個典型的傳感器由敏感元件、轉換元件和調理電路組成。敏感元件用于直接感受被測量,轉換元件用于轉化為電量參數。