機器人本質上是一種具有自主運作能力的機器。為了實現自主性，需要一整套傳感器來滿足不同任務的要求，例如自主導航、物體檢測、接近感測等。隨著傳感器技術越來越成熟，過去幾年來，各類傳感器的成本逐漸降低，推動了其在機器人領域的更廣泛應用。機器人作為高度集成的機器，需要應用很多傳感器，包括從光學編碼器、電流傳感器到慣性傳感器、攝像頭以及激光雷達(LiDAR)等。

　　根據感知的數據，機器人傳感器主要可以分為兩大類：本體感知傳感器和外部感知傳感器。本體感知傳感器收集機器人本體速度、扭矩和位置等內部數據。這些傳感器通常用于機器人的控制。相反，外部感知傳感器主要收集外部環境數據，感知環境參數，例如障礙物的位置、施加在機器人上的外力以及許多其他輸入。

　　機器人傳感器分類

　　觸覺傳感器、攝像頭、激光雷達、雷達、超聲波傳感器等是外部感知傳感器的幾個典型示例。隨著各類機器人的日益普及，以及市場對“智能”機器人需求的不斷提高，英國知名研究公司IDTechEx預測機器人傳感器市場將在未來20年內高速增長。

　　據麥姆斯咨詢介紹，IDTechEx在這份最新報告中深入探討了9種常見的傳感器類型、9種機器人和29種應用，深入分析了關鍵賦能技術、廠商和市場，并對未來20年的市場規模和銷售趨勢進行了精準預測。

　　本報告研究覆蓋的機器人類型、傳感器及其任務

　　導航和地圖測繪傳感器

　　得益于自動駕駛技術的發展，機器人自主運行在過去十年中獲得了巨大的發展。作為機器人自主性最重要的體現之一，自主運行使機器人能夠在最少的人工干預下獨立移動，并完成物流配送、農業應用、測繪和探索等許多任務。

　　機器人3D傳感器應用

　　自主運行需要包括兩個步驟：地圖測繪和導航。最初，機器人需要能夠測繪周圍環境的地圖，構建由點云組成的環境模型，并規劃移動軌跡/路徑，然后遵循規劃的軌跡利用導航傳感器定位運行。這兩個步驟都需要物體檢測、導航和從周圍環境收集數據的傳感器。在實踐中，根據不同的工作環境，各類導航和地圖測繪傳感器通常需要一起使用，并利用傳感器融合算法處理來自不同傳感器的數據。

　　典型的導航和地圖測繪傳感器包括激光雷達、雷達、攝像頭、GPS/GNSS和超聲波傳感器(包括1D和3D)等。下表比較了其中一些傳感器的優缺點，IDTechEx在報告中提供了更深入的技術分析。

　　典型導航和地圖測繪傳感器對比分析

　　碰撞/接近傳感器

　　除了自主運行，安全始終是所有機器人的首要任務，尤其是隨著人機交互(HRI)的提高以及任務的越來越復雜。IDTechEx預計，相關法規將越來越嚴格，以確保人機交互的安全水平。為了使機器人符合安全要求，機器人需要能夠精確感知與人類操作員之間的相對距離和碰撞可能。當人類操作員/物體接近時，機器人需要減速或停止。為此，機器人通常需要利用碰撞/接近傳感器。

　　隨著傳感器技術的進步，碰撞檢測和接近檢測之間的界限已經模糊。碰撞檢測和接近檢測之間的根本區別是物體和傳感器/機器人之間的距離。從技術角度來看，碰撞/接近傳感器通常基于光反射法、飛行時間法、三角測量法、電容檢測法和超聲波測距法這五種檢測原理中的一種或多種。

　　下圖比較了幾種商用傳感器的檢測原理，概述了每種檢測方法的響應時間和最大檢測范圍。總體趨勢來看，機器人終端用戶希望傳感器具有響應速度快、探測范圍大、占位面積小等特點。然而，對于不同的應用，某些特性可能會有所取舍。例如，用于物流或物料處理的室內自主運行機器人，可能就不需要像室外移動機器人那樣大的探測范圍。

　　接近檢測技術對比分析

　　總結

　　IDTechEx深入分析了29種機器人應用中的傳感器，表明機器人傳感器市場將迎來高速增長。鑒于機器人和自主運行機械的巨大市場規模，IDTechEx預計機器人傳感器市場規模將在未來20年增長20倍，到2043年增長至800億美元以上。每類機器人及其傳感器都有各自的需求和市場驅動。巨大的市場規模和高速增長代表著大量機遇，本報告對此進行了詳細分析。

　　按應用細分的機器人傳感器市場預測(樣刊模糊化)