有哪些較新穎有趣的電子感測器?

如加速計、電子羅盤。


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我可能比較適合回答這個問題。比如下面是我的辦公室實拍,裝了各種感測器來檢測周邊環境。我也花了很多個小時逛感測器市場,知道不少相對冷門的感測器。

言歸正傳,我覺得比較有意思的感測器有:

  • 微波雷達:就是警察用來測速的X波段雷達。利用多普勒效應測速,因此可以感知人的運動。但他牛逼(或者討厭)的地方在於,這貨還能穿牆。所以可以用來做很多有意思的事情,比如跨牆手勢識別,倒車雷達之類。例子: HB100雷達感測器,二十塊錢左右,可以直接接在Arduino上。
  • 高精度短距雷達:這種雷達可以到達毫米級甚至更高的感知精度,可以用來感知人的呼吸。可以說是目前最可靠的單一晶元解決human presence detection的方案。牛的東西價格也很高,一兩千人民幣。網址:Single-chip radar sensors with sub-mm resolution
  • (很)便宜的激光雷達:激光雷達 (LiDAR)就是無人車上面頂著的轉啊轉的那個傢伙。它能夠給出周圍環境的三維掃描,對於機器人自主導航至關重要。像無人車上面用的高精度激光雷達當然也很貴,從幾千到幾十萬美元的都有。但我們自己小打小鬧完全可以用更簡單的技術。兩個例子,一個是150美元的LiDAR-Lite(LIDAR-Lite v3 - SEN-14032 - SparkFun Electronics,需要自己搭一個旋轉平台),一個是從Neato掃地機器人上面拆下來的激光雷達(neato lidar | eBay,自帶旋轉平台)。注意這些都是一線的雷達,而不是無人車上面動不動就32線,64線的雷達。
  • 肌電感測器:實現手勢識別的另一種方法,有電極貼在手臂上,通過生物電來判斷肌肉的舒張和收縮,從而實現手勢識別。其實就是Myo的Arduino版。Myo的宣傳視頻在這裡:Myo Gesture Control Armband,感測器在這裡:MyoWare Muscle Sensor。
  • 腦電(eeg)感測器:測量腦電波。我們以前做過意念鑒黃的項目用的就是這種感測器。很多圖片在鑒黃師的眼前以10張每秒的速度閃現,如果有黃圖的話鑒黃師的腦電波會有一個特殊的模式,用機器學習可以檢測到。如果發現有這樣的模式,就把那之前的兩三張插進圖片里回放。如果consistently有反應,就說明是黃圖。一個例子是19-Channel EEG Headband(我們用的不是這款)。
  • (便宜的)紅外成像感測器:紅外相機很好玩([智能家居] 一些關於紅外成像儀的有趣實驗 - 知乎專欄),如果能把它和機器視覺結合在一起就更好了。有一些感測器可以滿足這個需求。便宜的有60多美元的歐姆龍4x4像素的紅外成像感測器:MEMS Thermal Sensors。土豪可以右轉去FLIR在線商城,電腦用,無人機用,消防員用,應有盡有。FLIR-Direct.com - FLIR-Direct.com

順便也介紹一下我做過的一些有意思的項目:

  • 在家裡裝了各種溫濕度,空氣質量,二氧化碳,噪音感測器,和ElasticSearch+Kibana接起來,提供實時可視化,監控,和控制:自己動手改造智能家居生活 - 知乎專欄,自己動手打造智能家居(二) - 知乎專欄,[智能家居] 關於樹莓派測量空氣質量的一些實驗 - 知乎專欄,[智能家居] 家庭燈光的智能控制 - 知乎專欄
  • 在辦公室裝了上面放的感測器,一方面記錄溫濕度亮度等等,一方面也有個超聲測距儀,看人口有沒有人來。因為我是背對著門坐的,而且一般戴著耳機聽不見人說話,如果有人來喊我半天聽不見就非常尷尬。如果超聲測距儀發現門口有人的話會在耳機里響鈴,我就知道有人來了。
  • 我自己是個飛行員,有自己的小飛機。但飛行有個嚴重的威脅是高空缺氧和一氧化碳中毒。所以自己做了個板子,有血氧感測器和一氧化碳感測器,用來報警。同時還有ADS-B天線可以接受天氣信息和周圍飛機的位置,防止撞上其他飛機。

不請自答。要找比較新穎有趣的感測器,我能想到的大致有兩個思路:一是把目光投向那些牛校或者大公司的研究部門。畢竟商業化比較成熟的常見感測器(比如加速計和陀螺儀),估計也算不上新穎了,而那些研究院里的課題基本都是超前市場5-10年的技術;二是關注行業里的牛人,他們時不時會扔出點化腐朽為神奇的黑科技,最常見的感測器,他們可能玩出完全不一樣的功能。

分享幾個我覺得比較新穎有趣的,不定期添加:

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Google有個叫 Google ATAP (Advanced Technology and Projects)部門, 這個部門的項目方向都比較新穎,而且基本都是感測器級別的創新。鏈接:https://atap.google.com

Project Soli

視頻封面驚艷的交互技術——谷歌手勢操作系統Project Soliyouku.com視頻

這個視頻估計很多人都看過。Project Soli是一種手勢識別技術。原理類似雷達,能高精度地探測微小的手勢。ATAP想像了一些手勢控制的範式和應用,比如點擊、滑條、導航、旋擰等。試想一下,這種感測器普及以後,未來的電子產品玩法就更多了, 還有遊戲產業。

據報道,Soli已經迭代到很小的晶元並於2017年發貨。

這裡值得提一下的是這個項目的頭(就是視頻一開始那個人)是Ivan Poupyrev,一個可以關注的大牛。

他去Google ATAP之前是迪斯尼研究院(Disney Research)的首席研究員。不要以為Disney只是到處米老鼠、唐老鴨的主題樂園,Disney Research也是一個黑科技層出不窮的地方。Ivan曾經有一個叫「Touché」的項目讓大家印象深刻。

視頻封面toucheyouku.com視頻

Touche可以讓我們生活中常見物體都變成感測器:門把手、身體、植物甚至水。

Project Tango

之前已經從ATAP分化出去的一個著名項目是Tango (https://get.google.com/tango/)。

視頻封面Project Tangoyouku.com視頻

可以看到Tango的主要領域是計算機視覺,在感測器方面,有加速計、陀螺儀、魚眼廣角攝像頭、RGB攝像頭和深度感測器等,可以說未來的感測器發展方向可能不是單一個感測器,而是各種感測器融合(Sensor Fusion)。

搭載Tango技術的聯想手機Phab2 Pro

Tango最基礎也是最牛的應用就是3D空間的感知和重建。基於這個應用層上再加上VR、AR、遊戲、人工智慧這些東西,前途不可限量。

是不是覺得Tango有點像微軟的Kinect和後來的HoloLens,這裡值得一提的人也是視頻剛開頭的Johnny Lee。Johnny Lee是CMU HCI的PhD,在去Google之前,他就是微軟Kinect的核心開發人員。在Wii時代,他的幾個低成本的Wiimote項目 就已經火爆互聯網了。

視頻封面Johnny Lee演示Wii遙控器youku.com視頻

Project Jacquard

Soli項目的人馬還負責了另外一個項目叫Project Jacquard,也是個人覺得未來感測器的一個有意思的分支。

視頻封面Project Jacquardyouku.com視頻

Smart Textiles(智能織物)的概念並不新奇,很多國外的紡織/時尚院校都已經有這樣的課程,如何將新興科技與衣服配飾更緊密的結合起來,是個非常有意思的話題。其實現在的很多基礎感測器和執行器都可以用紡織材料重新構建。可能這才是可穿戴的正確打開方式,而不是那些手環什麼的。。。

最近Jacquard還和Levis合作,推出一款概念夾克:

視頻封面Levi"s? Commuter? x Jacquard by Google Trucker Jacketyouku.com視頻

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寫累了,回頭再更新 :


低成本光飛行時間測距:

ST-VL53L0X(據說未來還會有更長程的L1、L2)

低成本光流:

AVAGO-A3080(其實就是光學滑鼠引擎,定位用途需要改裝透鏡組)

低成本姿態感測器:

InvenSense(現tdk)-mpu6050(單片集成加速計、陀螺儀,已經賣到白菜價)

車用77Ghz毫米波雷達:

NXP-MC33MR2001(正在樣品階段,尚未正式供貨)

民用GPS模塊:

http://www.skytoprf.com/ (二維碼自動識別)


ublox-M8N(支持gps、格洛納斯和北斗)

電感感測器:

Ti-ldc series (ldc1000/1314/etc)(可用於微米級金屬定位、姿態檢測、探傷)

待續


磁感測器,可以用來對鈔票進行磁成像,防偽用的。


振動感測器 用來測量運動量

光流感測器 用來測量位移

等待更新


頭髮狀感測器,能讓機器人獲得皮膚之外的感知能力。
能夠檢測到微風的輕浮,甚至能判斷飛行以及著陸狀態。此外,利用該感測器的機械手在抓取塑料方塊時,還能檢測到物體表面的摩擦力。
在實際應用中,這種技術能讓機器人承載精緻易碎的物品,因為它能感知物體是否將要滑落並增強抓取力。

(源自:戴客網)


紋身電路感測器。

通過導電油墨把各種功能性電路弄到皮膚上,廣泛應用於醫療,可穿戴等技術領域。想想就賊爽!基本包括藍牙耳機,心條監控,體溫,呼吸頻率,手勢操控,皮膚觸摸屏啥的,簡直把電腦和運動結為一體。


氣壓感測器測大氣壓力,實現高度計算,天氣預報;
濕度感測器新應用:測皮膚濕度?反正有人這麼多,效果沒見識過。
測心率脈博,腦電波,還有測眼電波以及皮膚表貼感測器。


作為足球狗表示……有個足球感測器不知當講不當講……ZEPP足球感測器,戴在小腿上,可以捕捉球員足球比賽中的跑動、觸球、衝刺的數據~


磁感測器。
人體紅外感測器。
溫度感測器。
光感測器。
4M壓電薄膜振動感測器。
EMG肌肉電模擬信號感測器。
心跳脈搏感測器。
腦電波感測器。
MPU9250磁場感測器。
還有超聲波感測器。

腦電波感測器可喜歡,就是買不起。
用zigbee自組網燒寫程序,一個上位機匯總多個採集板信息,在卧室裝溫度,光,磁場,紅外探測和超聲波感測器檢測。4M,EMG,心跳脈搏用arduino開發板,加存儲器,控制器同樣上傳上位機。

。。。。。。

適用於晚上睡不安穩的人,後來設了幾個闕值,只要其中一個超出就自動傳輸至單獨存儲,超過一半的感測器上限到達蜂鳴器就會響。

可以睡安穩一點,總覺得就算有好兄弟,磁場也是可以檢測到的吧。

PS。準備再弄一個簡單的智能小車,能循跡避障,藍牙操控就可以。主要是想要夜間wifi紅外攝像功能,或者把電燈開關匯總,用小車無線信號控制,就可以躺床上關客廳的燈了。


聽說過一種眼電感測器,感覺挺有意思的,稍微了解了下,安裝起來比較複雜,主要應用在醫學領域,能夠通過電位差檢測眼睛注視的方向。

圖片來自網路


也許用於移動機器人的低成本高精度高可靠性的激光雷達可以算。現在大部分都用sick或hokuyu,成本挺高的,也某種程度上限制了應用的普及。

國內有思嵐、鐳神、北醒等公司在做相關產品,道阻且長,希望他們可以成功。


柔性感測器,以後應該會在各個領域有較大的發展,比如:房屋、橋樑等的維護,人形智能機器人的柔性皮膚,可穿戴智能感測器。


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