從CEATEC看2010電子大勢(五)

目前有愈來愈多的行動(dòng)設(shè)備上配置了運(yùn)動(dòng)傳感器，最常見的是加上一顆加速度傳感器，用來自動(dòng)旋轉(zhuǎn)畫面。傳感器的技術(shù)正快速的在進(jìn)步中，在應(yīng)用上對(duì)于人類的生活具有顛覆性的影響力。這在CEATEC中可以看到許多嶄新的成果。

Epson Toyocom以其QMEMS石英技術(shù)為基礎(chǔ)，已率先推出石英材料的陀螺儀，能夠提供比一般硅材料的陀螺儀更高的角速度測量精度，讓運(yùn)動(dòng)感測與控制更為精確，去年的CEATEC中即展出了內(nèi)建石英型陀螺儀的搖控直升機(jī)，能穩(wěn)定的上、下、左、右移動(dòng)，甚至平穩(wěn)地在空中暫停。

在今年的CEATEC中更進(jìn)一步推出石英型的加速度傳感器，同樣發(fā)揮了石英材料的特性，能夠做到更高的感測精度以及對(duì)溫度變化的高安定性（小于0.05mG/℃），線性度小于0.15%FS，檢測范圍達(dá)±10G。這種高性能適合用于車用導(dǎo)航器、汽車安全及控制系統(tǒng)，也能精確地測量運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作，透過分析為運(yùn)動(dòng)員提供改善建議。另一個(gè)值得關(guān)注的應(yīng)用，即是PND上的慣性導(dǎo)航（DR）用途，過去因加速度傳感器的精確性不足，無法成為商業(yè)化的殺手級(jí)應(yīng)用，未來或可導(dǎo)入高精度的石英型加速度傳感器與陀螺儀，實(shí)現(xiàn)PND的DR功能。

對(duì)于手機(jī)、PND或車用導(dǎo)航器來說，在運(yùn)動(dòng)感測上常見的一個(gè)使用限制，即是無法知道高度的變化，因而無法判斷車子在橋上或橋下。這時(shí)加上一顆壓力傳感器就能解決這個(gè)問題。Epson Toyocom這次展出了一款量測精度高達(dá)0.3Pa的石英型壓力傳感器，即使水平高度只有數(shù)公分的變化，它也能夠量測的出來。這顆壓力傳感器的測量范圍為30kPa – 130kPa，含線性度、再現(xiàn)性和溫度特性的綜合精度為±30Pa。

圖一 運(yùn)用石英型壓力傳感器，即使車子只有數(shù)公分的水平高度變化，也能夠偵測的出來

它的應(yīng)用除了PND的高度感測外，也能用于汽車及房屋的防盜應(yīng)用。當(dāng)車門、車窗或房門、窗口被人不當(dāng)開啟時(shí)，會(huì)造成內(nèi)部壓力的突然變化，這時(shí)壓力傳感器會(huì)感測的出并發(fā)出警告。另一個(gè)有用的應(yīng)用是做為運(yùn)動(dòng)物體的速度感測。Epson Toyocom在攤位中展出了一個(gè)揮動(dòng)高爾夫球竿的機(jī)器人，在球竿竿頭安裝了一顆壓力傳感器，透過空氣流動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)壓力的變化，能夠直接轉(zhuǎn)換為速度值。該公司表示，相較于采用加速度傳感器的量測，因需要從加速度積分到速度，會(huì)有誤差放大的問題，采用壓力傳感器來測量速度，可以得到較高的準(zhǔn)確性。

圖二 壓力傳感器也能用來偵測揮竿時(shí)的球竿速度

除了Epson Toyocom，Fujitsu也展出了應(yīng)用運(yùn)動(dòng)傳感器的人體感測技術(shù)與應(yīng)用。Fujitsu與ETGA(Ezure Tadashi Golf Academy)合作，運(yùn)用內(nèi)建運(yùn)動(dòng)傳感器（3D加速度傳感器和地磁傳感器）的手機(jī)來協(xié)助高爾夫球揮竿者改進(jìn)自己的揮竿動(dòng)作。揮竿者只要將手機(jī)掛在自己的腰部，在揮竿的過程中，傳感器會(huì)記錄揮竿時(shí)的腰部動(dòng)作，并透過ETGA的分析系統(tǒng)，為揮竿者提供動(dòng)作上的修正建議。

圖三 Fujitsu推出用手機(jī)中的運(yùn)動(dòng)傳感器來分析高爾夫球揮竿的動(dòng)作

今年在感測技術(shù)的應(yīng)用上，Nissan展出的EPORO機(jī)器人汽車，吸引了許多人的目光。Nissan為其EPORO機(jī)器人汽車導(dǎo)入了先進(jìn)的防碰撞技術(shù)，也就是仿真魚群一起行進(jìn)卻不會(huì)碰撞的行為，讓多臺(tái)EPORO汽車在一起前進(jìn)時(shí)也不會(huì)發(fā)生碰撞，遇到障礙物也會(huì)自動(dòng)避開。

圖四 Nissan的EPORO機(jī)器人汽車，能夠一起行進(jìn)而不發(fā)生碰撞

在這套防碰撞系統(tǒng)中，有三個(gè)控制的原則，一是防止彼此的碰撞，也就是在可能相撞前改變行進(jìn)方向；二是彼此間以一定的距離保持緊鄰行進(jìn)；三是當(dāng)彼此距離較遠(yuǎn)時(shí)，會(huì)自行調(diào)整到更接近的距離。要達(dá)成這些行進(jìn)原則，車群之間需要分享傳遞彼此的環(huán)境信息，讓車群行走地更安全，并在必要時(shí)改變車群行進(jìn)的隊(duì)型。

Nissan EPORO汽車在感測上靠兩類的傳感器，一是雷射式環(huán)境傳感器，它會(huì)透過雷射光的反射來偵測與其他車子或障礙物之間的距離，主要用于側(cè)邊方向的感測；一是UWB短距無線通信技術(shù)，能透過計(jì)算發(fā)射及脈沖訊號(hào)反射接收之間的時(shí)間差，來測量出目標(biāo)物的位置及距離，主要用于視線方向的感測。

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