從CEATEC看2010電子大勢(五)

目前有愈來(lái)愈多的行動(dòng)設備上配置了運動(dòng)傳感器，最常見(jiàn)的是加上一顆加速度傳感器，用來(lái)自動(dòng)旋轉畫(huà)面。傳感器的技術(shù)正快速的在進(jìn)步中，在應用上對于人類(lèi)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，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，讓運動(dòng)感測與控制更為精確，去年的CEATEC中即展出了內建石英型陀螺儀的搖控直升機，能穩定的上、下、左、右移動(dòng)，甚至平穩地在空中暫停。

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溫度變化的高安定性（小于0.05mG/℃），線(xiàn)性度小于0.15%FS，檢測范圍達±10G。這種高性能適合用于車(chē)用導航器、汽車(chē)安全及控制系統，也能精確地測量運動(dòng)員的動(dòng)作，透過(guò)分析為運動(dòng)員提供改善建議。另一個(gè)值得關(guān)注的應用，即是PND上的慣性導航（DR）用途，過(guò)去因加速度傳感器的精確性不足，無(wú)法成為商業(yè)化的殺手級應用，未來(lái)或可導入高精度的石英型加速度傳感器與陀螺儀，實(shí)現PND的DR功能。

對于手機、PND或車(chē)用導航器來(lái)說(shuō)，在運動(dòng)感測上常見(jiàn)的一個(gè)使用限制，即是無(wú)法知道高度的變化，因而無(wú)法判斷車(chē)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(wèn)題。Epson Toyocom這次展出了一款量測精度高達0.3Pa的石英型壓力傳感器，即使水平高度只有數公分的變化，它也能夠量測的出來(lái)。這顆壓力傳感器的測量范圍為30kPa – 130kPa，含線(xiàn)性度、再現性和溫度特性的綜合精度為±30Pa。

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

它的應用除了PND的高度感測外，也能用于汽車(chē)及房屋的防盜應用。當車(chē)門(mén)、車(chē)窗或房門(mén)、窗口被人不當開(kāi)啟時(shí)，會(huì )造成內部壓力的突然變化，這時(shí)壓力傳感器會(huì )感測的出并發(fā)出警告。另一個(gè)有用的應用是做為運動(dòng)物體的速度感測。Epson Toyocom在攤位中展出了一個(gè)揮動(dòng)高爾夫球竿的機器人，在球竿竿頭安裝了一顆壓力傳感器，透過(guò)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(wèn)題，采用壓力傳感器來(lái)測量速度，可以得到較高的準確性。

圖二 壓力傳感器也能用來(lái)偵測揮竿時(shí)的球竿速度

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

圖三 Fujitsu推出用手機中的運動(dòng)傳感器來(lái)分析高爾夫球揮竿的動(dòng)作

今年在感測技術(shù)的應用上，Nissan展出的EPORO機器人汽車(chē)，吸引了許多人的目光。Nissan為其EPORO機器人汽車(chē)導入了先進(jìn)的防碰撞技術(shù)，也就是仿真魚(yú)群一起行進(jìn)卻不會(huì )碰撞的行為，讓多臺EPORO汽車(chē)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(kāi)。

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

在這套防碰撞系統中，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)；三是當彼此距離較遠時(shí)，會(huì )自行調整到更接近的距離。要達成這些行進(jìn)原則，車(chē)群之間需要分享傳遞彼此的環(huán)境信息，讓車(chē)群行走地更安全，并在必要時(shí)改變車(chē)群行進(jìn)的隊型。

Nissan EPORO汽車(chē)在感測上靠?jì)深?lèi)的傳感器，一是雷射式環(huán)境傳感器，它會(huì )透過(guò)雷射光的反射來(lái)偵測與其他車(chē)子或障礙物之間的距離，主要用于側邊方向的感測；一是UWB短距無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，能透過(guò)計算發(fā)射及脈沖訊號反射接收之間的時(shí)間差，來(lái)測量出目標物的位置及距離，主要用于視線(xiàn)方向的感測。

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