智能传感器创新应用在VR、机器人、无人机等领域

  本文是来自清华大学精密仪器系的一篇关于智能传感器技术探讨研究和发展探索的论文。

  随着智能时代的到来，各种智能传感器的研究和应用慢慢的受到人们的重视。智能传感器在传统传感器的基础上还有着非常丰富的信息处理能力，可提供更综合的功能。智能传感器在物联网、虚拟现实（VR）、机器人、医疗健康等产业升级和创新应用中的关键作用。

  智能传感器（smart sensor）指具有信息检测、信息处理、信息记忆、逻辑思维和判断功能的传感器。

  在传感器的创新应用中，最为典型的是机器人、虚拟现实/增强现实（VR/AR）、无人机等新型应用领域。

  当下，虚拟现实（VR）和增强现实（AR）可谓是最为热门和最受关注的应用领域之一。这两项技术之所以如此吸引眼球，在于VR虚拟现实能够给人身临其境的感受，AR增强现实可以让人对现实的体验更加形象、强烈和直观。而这些感受，离不开传感器的支撑。

  在传感器的应用上，VR/AR 硬件会用到九轴陀螺仪、红外定位传感器、眼球追踪传感器以及手势识别传感器等，能获取使用者的动作、姿态和加速度等信息。

  未来，还将会用到生物传感器。比如，子女去旅游时，在家里的老人搭配上带有生物传感器的体感设备，也能获得与子女旅游的同样体验。VR和AR已应用到游戏、体育、教育、旅游、影院、医疗等领域。随着VR和AR应用领域的不断延伸，传感器的应用需求将非常巨大。

  机器人 ，是一种可编程和多功能的操作机，或是为了执行不同的任务而具有可用电脑改变和可编程动作的专门系统 ，一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制管理系统和复杂机械等组成。

  机器人要使用到大量、不同类别的传感器，并对传感器的性能也提出很高要求。机器人应用十分广泛，如养老产业、工业、服务业、教育业等。如果传感器做得好，机器人产业就可以飞起来，将助力养老、工业等诸多领域的发展。

  无人机在极短的时间内得到快速发展，据统计，今年无人机的出货量将达到500万台，明年将突破1000万台。在无人机的高度集成化和智能化中，传感器发挥着至关重要的作用。

  无人机中会应用到陀螺仪、红外、超声、激光、摄像头、气压、地磁等传感器，以此来实现无人机技术化的平稳控制和辅助导航，以及人性化的避障、识别、跟踪等智能控制。

  传感器行业入门门槛高、壁垒高；投资大、风险大。在传感器领域，全球具有原创力、产品体量大的国家，大多分布在在美国、德国、意大利和法国。

  相比之下，中国传感器产业存在一些不足：在传感器核心技术积累如材料、设计、工艺方面严重缺失。MEMS企业规模比较小，拥有完全核心自主设计和IP的MEMS企业年销售额都未超过1亿美元，MEMS制造端的产业链成熟度不高，产学研结合的平台相对不成熟。

  随着智能时代的出现，传感器产业恰逢一个难得的历史机遇。抓住这一历史机遇，传感器将会迎来一个新的发展高度。对中国传感器产业而言，担负着重大的责任，也面临着重大的挑战。

  为此，中国需要在以下方面寻找突破口：提高传感器精度，提高小批量-低成本量产能力，多材料复合技术，电池技术和无线无源传感器、封装测试设备和系统、加工设施和耗材国产化等。

  同时，建立智能传感器产业大生态圈，即不仅需要有器件，而且需要有测试、加工等环节。通过强大的产业生态圈，提升中国智能传感器产业水平。

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