Robotic hybrid sensors - those with multiple types of detection systems – aren’t part of the flexible automation mainstream. However, the use of hybrids, while small, is on the rise.
機器人復合傳感器（一些多種類型的探測系統(tǒng)集于一身的傳感器）不屬于柔性自動化主流產品。然而，這些復合傳感器雖然很小，但其應用越來越廣泛。
越來越多的機器人系統(tǒng)終端用戶認為復合傳感器在制造領域扮演著重要的角色。在機器人的制造過程中這些傳感器特別適用于傳送多種形式的零件信息。
一種復合傳感器擁有“多種傳感器和多種處理技術，以便獲得比一個人從單個傳感器上獲得的更多的信息，”位于米拉斯維爾城的賓夕法尼亞大學自動化與電子技術學院的副教授，John R. Wright說。Wright利用一個簡單的方程來描述它們：“1＋1＝3?！?BR>
調查報告顯示
在2006年的秋天，位于美國密歇根州安阿伯市的機器人工業(yè)協會（RIA，），即一個僅僅從事機器人學的北美貿易協會，與Wright合作對其成員公司進行了問卷調查，以便研究復合傳感器潛在的市場。調查數據顯示，幾乎75％的被調查者認為復合傳感器將會在他們工廠很有用。
根據調查表明，復合傳感器最有利的三方面應用是視覺、紅外/激光和光電的應用。調查結果也回答了配備復合傳感器會帶來什么好處。增添了功能的機器人工作單元和其集成的便利性已超過其感知的優(yōu)點。
人們期望復合傳感器最大的潛力來自于提供給視覺系統(tǒng)輔助功能，以保證其在針對目前的視覺技術仍有疑問的應用中。在回答這份調查報告時幾乎75％的被調查者認為視覺特性用于復合傳感器系統(tǒng)中具有最大的潛力。調查也發(fā)現物料搬運、裝配、焊接及機器操作管理也是復合傳感器最有應用前景的領域。
為什么要采用復合式呢？
有兩種你也許會考慮投資到你的機器人系統(tǒng)的復合傳感器中的理由。
“復合傳感器能做一些傳統(tǒng)二維照相機不能做的事情。二維照相機能拍一張照片，并將其數據發(fā)到機器人上，”Servo-Robot公司（）總經理，Jeffery Noruk說?！暗?，二維照相機在所有條件下不可能正常工作，如當燈光變化或深度信息變化時?！盢oruk聲稱，這些情況出現在具有激光特性和二維拍攝能力的復合傳感器能派上用場的地方。
Noruk提供的投資到復合傳感器的第二種理由是與單機激光視覺系統(tǒng)的局限性有關。他說：“激光視覺具有一個很小的視場深度，僅僅能工作在一個相對小的視場范圍內。在一個大視場范圍下，我們可以利用超聲波傳感器使機器人到達具有準確位置的零件處?！?BR>復合傳感器從長遠來看比較劃算，因為可以使用較少的設備來完成更多的任務。
“投資到復合傳感器上的理由是出于成本/性能的考慮，這里復合傳感器可能與低端視覺系統(tǒng)競爭；也是出于純粹的性能考慮，這里增添其它感知性能的現有視覺系統(tǒng)在復雜的應用方面可能會提高其價值?！?Wright解釋道。
復合傳感器的應用
復合傳感器應用于多種領域，其中包括物料搬運的應用。“用于物料搬運應用中的復合傳感器與照相機和超聲波傳感器配合。該超聲波傳感器使得抓爪器以很快的速度到達一個零件附近，”Noruk說?！霸陔x那個零件一定距離處，具有較小范圍或視場深度的激光傳感器負責并指導機器人去精確定位?！?BR>焊接也是一個能使用復合傳感器的應用領域?！耙晃唤K端用戶配備了一套使用麥克風和Web攝像頭跟蹤焊縫的激光系統(tǒng)。其中激光傳感器用于實時機器人引導中，而麥克風用在焊縫過程聽起來正確的聲音確認中，”Noruk說?！爱敊C器人處于教學模式時，終端用戶已經看到在焊接應用中使用復合傳感器的優(yōu)勢?！?BR>當超聲波傳感器與激光視覺結合起來使用時，其復合傳感器在拾放、模塊堆積和自動階梯形砌接的應用中也是有益的（如圖1所示）?！皬秃蟼鞲衅髟试S制造者將其用于一些先前不可能實現或效率低下的物料搬運應用中，”Noruk說。
復合傳感器在物料搬運的應用中扮演著重要的角色?！皬秃蟼鞲衅饔糜诹慵ㄎ簧蠒r具有融合了三維位置和方向信息的二維視覺特性，”FANUC機器人網絡公司（）的控制器產品開發(fā)總經理，Claude Dinsmoor說。
使用復合傳感器定位零件也有助于模塊堆積和機器裝載方面的應用（如圖2所示），同時也有利于裝配方面的應用，其中二維和三維視覺傳感器被用于復雜裝配的壓力感知中，Dinsmoor說?！皬秃蟼鞲衅饔糜趭A緊或齒輪鍵槽裝配過程中，其中不是一個人，也不是一個視覺系統(tǒng)單獨能完成的?！?BR>
在集裝應用方面，復合傳感器用于混合模塊的堆積，尤其適用于局部層和尋找邊緣層上。在密封和配發(fā)應用方面，它們能檢測到復雜聯合表面的位置，諸如汽車制造過程中的溝槽承軌面或半凸緣盤區(qū)域，并且也能檢測出其它復雜的特征。復合傳感器工作在三維空間中，且具有六個自由度用來檢測零件的位置，同時可以增添一套配有壓力敏感元件的接觸裝置?！爸皇撬鶛z測到的零件特征不是太理想，”Dinsmoor說。
“今天，用于物料搬運、裝配、集裝及配發(fā)應用中復合傳感器可能與現有的傳感器競爭地位優(yōu)勢，但這是成本/性能的競爭，”Wright說?！皬秃蟼鞲衅鞯谋憷僮骺赡軐τ谶x擇混合式傳感器的自動化專業(yè)人士而言是第二點優(yōu)勢?！?BR>
復合傳感器發(fā)展前景
輔助傳感器是值得努力將其集成的?！叭绻K端用戶在一個工作單元內使用超過一個傳感器，那么集成商需要知道如何去安排所涉及到的所有傳感器技術，”Noruk說。在混合系統(tǒng)中利用同一臺計算機和軟件包來控制每個傳感器。
“使用復合傳感器的技巧是允許用戶在預期的應用目的中配置相關的技術，”Wright說?！耙粋€主要的障礙是界面問題，即把人工智能的優(yōu)勢與易于使用、直觀應用的軟件開發(fā)銜接起來?！?BR>并不是每個傳感器都能與其它傳感器結合起來?！芭c一些光學系統(tǒng)的兼容是一個問題，因為激光傳感器具有有限的視場，”Noruk說。如果一個Web攝像頭太大，那么它將不適合用在一個工作單元中。在視場深度、視場和分辨率之間的某些折衷是必要的?！坝糜谖锪习徇\的一些復合傳感器具有100mm的視場。超聲波傳感器具有4米的視場，”Noruk說?！叭绻摴ぷ鲉卧蟪暡▊鞲衅骶哂?米的視場，而Web攝像頭要求12米的視場，那么這兩種傳感器組合在一起的工作效果不是很好。”
多種傳感器的使用沒必要刪減。“增添更多的傳感器若不能帶來任何更重要的利益，則這將會沒有一點兒收獲的。傳感器數量僅僅受成本和性能的限制，”Wright說。Noruk認為增添多于三個傳感器是可行的，但是他至今沒見過任何人這樣做過。“我曾在物料搬運工作單元中見過使用三個傳感器：超聲波的、激光視覺的和Web攝像頭指示器。在焊接方面的應用中，我們已經將聲音和Web攝像頭與激光視覺結合在一起使用了，”他說。
復合傳感器在集成方面通常比一些輔助傳感器面臨較少的挑戰(zhàn)?！叭绻O計的復合傳感器作為機器人的一部分，那么實際上它們比傳統(tǒng)的傳感器可能更簡單、更容易去安裝和編程。輔助數據使其應用更穩(wěn)定，并對零件或環(huán)境的變化不太敏感，”Dinsmoor說。“如果這些傳感器沒有集成，那么它們的設計和應用會更加復雜?！?BR>
復合傳感器的未來發(fā)展
復合傳感器在基于機器人的制造行業(yè)中可能成為一種規(guī)范標準。Wright預計在復合傳感器闖出一片市場之前將需要更多的投資?！俺蔀闄C器人規(guī)范標準的復合傳感器將依靠可能用于這一研究生產線上的投資金額。我預測10年內在基于機器人學的制造行業(yè)中其復合傳感器會變得越來越普遍，”他說。
Dinsmoor認為它們將會成為主流。“隨著復合傳感器變得越來越可靠，更多應該領域將會在基于機器人的制造行業(yè)中使用它們來提高其價值。我認為在復合傳感器覆蓋多數機器人應用領域之前將需要三到五年的時間，”他預言。“復合傳感器將利用機器人學超過硬自動化更靈活的特性，因為其可靠性和靈活性是非常關鍵的?！?BR>Noruk看到該項技術穩(wěn)步增長的趨勢?！皬秃蟼鞲衅髟跈C器人學市場中將穩(wěn)步前進，而不是快速增長，”他說。“用于物料搬運的復合傳感器將會發(fā)展起來，因為沒有它們，有些應用就無法實現。如獲得5％的物料搬運市場需要花三年的時間。而復合傳感器在三年內將獲得不到一半的市場，這是肯定的。關于復合傳感器達到這種市場水平還有許多成功的故事?！?BR>
Bennett Brumson在美國密歇根州安阿伯市的機器人工業(yè)協會中從事編輯工作。為了了解更多的關于如何下載全部物料搬運復合傳感器市場研究報告，請聯系RIA電話（734）994-6088，給Jim Adams發(fā)email（jadams@），或者登錄該協會網站。
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