現在、市場には 何千ものセンサー が存在します。モバイルセンサー市場だけでも、2007年の1,000万個から2016年には数十億個にまで爆発的に増加しました。IoT、ウェアラブル、ドローン、健康モニタリング、自律走行車、ロボットの出現により、2020年には約1兆個のセンサーが市場に出回ると予測するレポートもあります。
爆発的な成長にもかかわらず、すべてのメーカーが所有すべきセンサーは、加速度計、ジャイロスコープ、磁力計、気圧計、近接センサーの5種類です。
加速度計はどのように機能するのでしょうか?
加速度計は、重力を含むx、y、z軸に沿った加速度を感知します。加速度計は、傾斜、振動、自由落下や衝撃の検出、歩数検出、起床検出、さらには衝撃力などを測定できます。最近では、多くのアプリケーションが動きを追跡したいと考えています。最初のWiiが発売されたとき、 加速度計 革命でした。10年後には、それはほぼ商品になっています。
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加速度計とジャイロスコープセンサー
加速度計は純粋な加速度を扱う変数には便利ですが、速度や回転を測定したい場合（例えばロボットを回転させたい場合）は、 ジャイロスコープ が必要です。3軸加速度計と3軸ジャイロスコープの組み合わせは、6 DoF (自由度) モーション センサーと呼ばれます。これら2つのセンサーは、リモコンで操作される基本的なロボットには十分です。しかし、ロボットがどこに向かっているのかを知りたい場合は、 磁力計電子コンパスとも呼ばれます。
磁力計センサーとは何ですか?
AMR（異方性磁気抵抗）技術は、電流を減らすためにホール効果センサーに取って代わることが多くなっていますが、それだけではドローンが3D空間で自分自身を見つけるには不十分です。高度の変化を感知するには、気圧計が唯一の手段です。3軸加速度計、3軸ジャイロスコープ、3軸磁力計、気圧計の組み合わせにより、10 DoF慣性センサーが形成されます。磁力計は、ビルド設計自体によって生成される可能性のある外部磁場に敏感です。多くの場合、他のセンサーにとって最適ではないPCB上の特定の領域に配置する必要があります。
気圧センサーの動作
気圧計 には、その配置を指定できる穴の付いた特別なパッケージが必要です。したがって、10 DoF慣性センサーは、多くの場合、加速度計とジャイロスコープが1つのパッケージに、磁力計が2番目のパッケージに、最後に気圧計が3つのパッケージに分割されます。Adafruitの 1604のように、これらのデバイスがすでに搭載されたボードを購入することも可能です。 Analog Devices の ADIS16480 は、ハイエンド アプリケーション向けに拡張カルマン フィルタなどの自動計算を統合した完全な10-DoF慣性システムです。
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近接センサー
これら4つのセンサーを統合したシステムにより、ロボットは必要に応じて移動できるようになりますが、ロボットが環境を理解する必要がある場合はどうでしょうか?環境認識には 近接センサーが必要です。近接センサー分野にはいくつかの新しい技術があります。磁気センサーは、短距離内の金属の存在を検出するのに適しており、ロボットの敏感な部分や危険な部分への不要なアクセスを防ぐために広く使用されています。より長い範囲の感度にはIR近接センサーの方が適していますが、IR反射は材質に依存するため、距離を計算するには信頼性がありません。ロボットが物体との距離を認識する必要がある場合は、飛行時間技術またはレーダーが最適です。
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これら5つのカテゴリのセンサーが、今日の設計を動かすものです。現在、画像センサーと音声センサーの使用は専門家に限定されていますが、オープンソース ライブラリが一般的になるにつれて、これらのテクノロジーも広く普及するようになるでしょう。確かなことは、センサー革命が進むにつれて、設計を特化させる方法がますます増えていくということです。