小块头有大智慧 传感器升级快跑

2008年IBM率先提出“智慧城市”概念，指出建设智慧地球需要三个步骤。其中，第一步就是传感器的应用——即将各种创新的感应科技嵌入物体和设施中，从而令物质世界极大程度数据化。

我国首部《中国传感器产业发展白皮书(2014)》显示，2009-2013年，国内传感器市场年均增长速度超过20%。据预测，未来5年我国传感器市场将稳步快速发展，平均销售增长率将达到30%以上。

10个身高36CM，体重1.5KG，身穿红色啦啦队服、会跳舞的机器人(44.590, -0.19, -0.42%)啦啦队员，凭借最新的反向钟摆控制技术、超声波位置测量技术及群控技术，随着音乐舞动，“看似要倒却不会倒”、“看似要撞却不会撞”，还能整齐划一地摆出12种列队造型;最新发布的苹果Apple Watch内置了陀螺仪和加速度计等传感器来追踪佩戴者的动作，从而获得更加全面的体征数据;刚刚结束的2015中国家电博览会上，家电巨头也通过内置传感器来实现家电的智能化……

李克强总理在今年的政府工作报告中指出，要制定“互联网+”行动计划，推动移动互联网、云计算、大数据、物联网等与现代制造业结合。而作为物联网的基础要素，传感器被认为是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉，好似有了眼睛、舌头和嘴巴等感觉器官，并通过互联互通和数据的搜集得以活化，以之为基础产生的大数据分析更使未来的智能决策成为可能。

就目前而言，加速度传感器、陀螺仪传感器、重力感应器、光电传感器已经广泛应用于智能手机、可穿戴设备以及汽车、医疗等方方面面。毫无疑问，从简单到复杂，连接器的发展及应用扩展正日趋加速，并将更广泛地改变我们的生活。

机器人新技术亮相中国

今年的政府工作报告在“推动产业结构迈向中高端”部分中提出，新兴产业和新兴业态是竞争高地。要实施高端装备、信息网络、集成电路、新能源、新材料、生物医药、等重大项目，把一批新兴产业培育成主导产业。制定“互联网+”行动计划，推动移动互联网、云计算、大数据、物联网等与现代制造业结合。

事实上，包括传感器在内的物联网技术已经成为各大通信技术公司加大布局的方向，尽管普通消费者很难接触到，但亦无孔不入地渗入到我们越来越智能的生活之中。而作为物联网的基础产业，传感器的技术水平更直接影响了物联网应用普及的关键因素。

正如我们开篇所介绍的，这是村田制作所(以下简称“村田”)啦啦队在中国的首次亮相。作为村田第四代机器人，其不同于前几代的最大特征是不再使用车轮协助移动，而是站在圆球上，并且能在圆球移动时保持平衡。

早在1991年，村田第一代机器人村田顽童诞生，之后，村田又分别在2005年研发出了第二代机器人村田顽童，2008年研发出了第三代机器人村田婉童。村田(中国)投资有限公司总裁丸山英毅坦言，他经常被问到，这些机器人对外销售吗?哪里可以买到。可遗憾的是，这些机器人只是作为其产品和最新技术的展示，并不会在终端销售，“给多少钱都不能卖”。

而此次的设计和功能展示之所以不同，主要归功于最新的反向钟摆控制技术、超声波位置测量技术及群控技术。而这些技术正是物联网IOT的主要技术组成之一，在改变我们生活的智能化应用场景中比比皆是。

运用反向钟摆控制技术，村田啦啦队便可以做到“看似要倒却不会倒”。在每个啦啦队队员的内部都配有3个陀螺仪传感器，它们可以敏锐地捕捉到相应队员身体的倾斜方向，及时提醒队员们朝正确的方向移动。

据村田(中国)投资有限公司销售市场部总监丸山豪介绍，靠支撑啦啦队员的小球的转动，啦啦队可以360度移动;此前的婉童和顽童使用相机来探测他们的位置，而啦啦队则是靠超声波传感器来定位，因此即使是在黑暗的空间内也可以准确地移动;此外，超声波传感器、麦克和红外线传感器可以接收信号，所以能“实时”“准确”得把握所在位置，原理在于通过接受这两种信号的时间差，测算出位置。

在生活中，陀螺仪传感器的应用也并不少见。该技术已被广泛应用于手机、数码相机的防手抖功能，同时也可以应用于汽车导航系统、防滑装置等领域，今后在汽车电子领域更将是不可或缺的技术。

此外，超声波位置测量技术可以使村田啦啦队做到“看似要撞却不会撞”。每个啦啦队队员都配有5个超声波麦克、4个红外线传感器及通信模块。通过接收舞台外侧两台发信机发出的超声波和红外线，实时、准确地把握所在的位置，同时通过通信模块把测算好的定位信息实时传输给控制系统，这样便可以使每一个啦啦队队员都按照控制系统发出的指令行动。据现场工程师介绍，此技术在生活中可应用在GPS信号无法覆盖的商业大楼内，以此来确定建筑内物体的位置，日后还可能应用在医疗健康等方面。

群控技术可以使村田啦啦队整齐划一的摆出12种列队造型。该项技术是村田与京都大学的研究员们共同研发而成，可以使啦啦队队员之间整齐、高效、美观的完成各个动作指令。丸山豪介绍说，未来群控技术可以在高层建筑物电梯的运行、交通管制系统中等领域得到应用。同时，该项技术的突破，使得未来统一指挥救灾机器人在极端环境下更有效率地进行救援成为可能。研发人员也期待今后该技术可以应用到，汽车电子、自动驾驶等众多领域。

不仅如此，在编排队形的时候，设计者还在每个机器人身上贴上了RFID标签，如果一台机器人出现故障，会启用后补选手，将故障机器人的RFID标签信息交换，就又可以进行表演了。

多款新应用正改变生活

格哈德·鲍姆在《作为下一次工业革命基础的创新》一文中指出，技术创新是物体能够感知周围环境和部署区域，并相互交换数据的基础。例如，现代汽车通过摄像、雷达和激光等传感技术来感知200米范围内的周边环境，这些传感设备还可以互相通信。把数据流融合在一起，通过模式识别软件的处理，可以区分和汽车相关的周围环境。汽车之间附加的相互通信以及它们与在云端的后端系统之间的通信再次显着扩大了数据和信息流的范围，感知区域的半径和信息量也都得到了增加。

正如我们所看到的，村田的机器人只是目前IOT所用到的各种传感器技术的一个缩影。我们广为熟知的智能手机、智能眼镜等可穿戴设备、智能医疗乃至智能家居的种种应用场景，都是建立在对传感器运用的基础上的。

此前苹果iPhone 5S推出指纹识别技术，一度引发众多手机厂商的效仿，其仰仗的就是其所收购的传感器厂商AuthenTec的技术方案。这项耗资3.56亿美元的巨资收购，使苹果获得了可用于NFC移动支付业务的指纹传感器专利。而这款手机的上市，更引发了三星[微博]、华为众多智能手机争先植入指纹识别传感器。

日前的世界移动通信大会(MWC)上，美国人机界面解决方案供应商Synaptics更推出了全新解决方案，使得触控指纹传感器小到仅为4mm x 10mm，可以实现智能手机侧边式指纹识别。

不只是iPhone ,刚刚推出的Apple Watch也内置了多种传感器，包括了心率传感器等，这些传感器可以帮助用户辅助记录运动数据，并实时提醒用户何时该运动。有券商报告曾预计，iWatch里可能整合超过10种传感器以用于追踪健康和运动数据。

其中，加速度传感器似乎已经成为智能手机的标配，iWatch将使用加速度传感器测量身体运动，并且可以记录用户步数以及睡眠习惯。陀螺仪也是一款不可缺少的组件，可以侦测转动。陀螺仪获得的数据可以与锻炼逻辑算法相互协作。此外，陀螺仪还能让Watch“感知”用户，比如举起手腕准备看表时，屏幕自动亮起。而据外媒披露的信息，更有一些传感器因为没有能达到苹果的要求而没有出现在首发功能阵营中。

除此之外，谷歌自行研发的无人驾驶汽车也是仰仗传感器和软件来实现一切操作。一个车共配备四个雷达，其中三个设置在前保险杠，一个设置在后保险杠，负责测量各种障碍物的距离，并允许系统适时减缓车速。而安装在车顶旋转的激光雷达传感器，可扫描直径120米范围内的区域，并建立一个动态的、三维地图环境。此外为了定位，还有一个传感器安装在左后轮，通过车轮的运动等指标确定汽车在地图上的位置。

传感器的应用在中国制造业也并不陌生。在刚刚结束的中国家电博览会上，方太通过传感器实现了自动感应的云智能厨电功能。而据介绍，早在上世纪90年代，方太就生产出第一台人工智能吸油烟机，同样是使用了传感器，并提供自动感应探测功能。

在如此广泛的应用中，传感器像是人类五官的延伸，又称之为“电五官”。在德国提出的工业4.0概念中，传感器也是实现其生产智能化的必备元素。在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。而我们广为熟知的物联网(IOT：Internet Of Things)又可译作传感网，传感器的重要性不言而喻。

市场前景与创富机会诱人

在2008年IBM率先提出的“智慧城市”概念中，建设智慧地球需要三个步骤。其第一步就是传感器的应用——即将各种创新的感应科技嵌入物体和设施中，从而令物质世界极大程度数据化。随后，随着网络的高度发达，人、数据和各种事物都将以不同方式联入网络。第三，先进的技术和超级计算机可以对这些堆积如山的数据进行整理、加工和分析，将生硬的数据转化成实实在在的洞察，并帮助人们做出正确的行动决策。

此概念提出之后不久，奥巴马就在美国工商业领袖举行的“圆桌会议”上发表讲话，认为“智慧地球”与克林顿的“信息高速公路”战略同等重要，并把“智慧地球”上升为美国国家战略，作为美国全球战略的重要组成部分。他认为，“智慧地球”是刺激美国经济全面复苏，振兴美国经济、确立未来竞争优势的关键所在，将带动美国工业向智慧化飞跃，为美国高附加值产品向全球输出提供必要条件，进一步强化美国的技术优势及对全球经济和政治的掌控。

被誉为中国版工业4.0的《中国制造业发展纲要(2015-2025)》也十分关注物联网与传统制造业的融合运用。此外，发布的《物联网十二五规划》中，在重点工程内容中也提到发展微型和智能传感器、无线传感器网络等。

我国首部《中国传感器产业发展白皮书(2014)》显示，2009-2013年,国内传感器市场年均增长速度超过20%，2014年市场规模有望超过860亿元。据预测，未来5年我国传感器市场将稳步快速发展，平均销售增长率将达到30%以上。

放眼全球，英泰诺咨询公司指出，2016年全球汽车传感器规模可达419.7亿欧元，占全球市场的22.8%;在信息通信行业中规模至2016年也可达421.6亿欧元，占全球市场的22.9%，且有可能成为最大的单一应用市场。值得注意的是，未来几年亚太地区市场份额将持续增长，预计2016年将提高至38.1%，北美和西欧市场份额将略有下降。

特别是在可穿戴设备市场，IHS预期，消费者对各类可穿戴设备的强劲需求，将让应用在可穿戴设备中的传感器出货量激增，预计在2013至2019年间将成长数倍，从2013年的6700万颗增长到2019年的4.66亿颗。此外，由于每款可穿戴式设备中的传感器数量不只一颗，传感器的种类、功能用途多种多样，所以可穿戴传感器的成长速度将会远高于可穿戴设备。

更为重要的是，依托于传感器的智能硬件将提供另一种“颠覆”的可能。

在出身于华为的方广资本管理合伙人、CEO洪天峰看来，作为IOT的三个关键的因素，第一要连接互联网，第二要感知，第三要智能化，而连接和感知的能力离不开硬件做支撑。也就是说，在万物互联时代，硬件除了本身具有的功能外，还要有连接和感知的功能，把运营过程中产生的数据送到云平台，经过大数据、人工智能的处理后，硬件才会变得智能。

这种“连接+感知+智能化”使得任何一个物体和设备都会进入高度智能的状态。我们把它用到什么场景就会诞生相关领域的智能。比如，我们把它用到工厂，就是现在热谈的工业4.0;用到城市管理，就是智慧城市;用在交通，就是智能交通;用在医院，就是智能医疗;用在家庭，就是智能家居;用在个人身上，就是智能可穿戴设备。

洪天峰认为，它开放了一个崭新的世界，不再像传统PC互联网和移动互联网一样，大家需要依附于企业巨头生存。它更像是一个自成一体的体系，能够驾驭它的企业将更有机会摆脱对手脱颖而出。