作者：Lisa Trollo, 意法半导体MEMS 市场经理
来源：意法半导体
突破性技术正在塑造工业市场的未来，有望展现独特的潜力，并重新定义市场机遇。协作机器人不仅是制造工具，还是工人的合作伙伴，赋能工人提高创造力和生产效率。人工智能(AI)正在引领工业走向新的智能时代，数据驱动的洞见正在加快技术创新，将挑战变为机遇。物联网将庞大的机器网络和系统连接起来，使无缝通信和实时响应达到前所未有的水平。数字孪生技术可以创建一个测试、调试和完善产品概念的虚拟环境，帮助开发者将想法变为现实。云计算是这场变革的基石，为其提供无限的算力和联网功能，助力企业实现大胆的愿景。这些技术正在引发一场新的以技术创新、可持续发展和主观能动性相互融合为特点的工业复兴，构筑一个智能化和韧性更高的工业世界。
传感器的角色
工业市场的转型主要是传感器悄然推动的，最终成为一个充满智慧和无限可能的工业世界。作为智能工厂的“耳目”，传感器释放实时数据的力量，透过表象洞察内在，助力企业迎接未来。传感器持续感测压力、温度、位置、振动等事件，将机器置于被长期连续监控状态，并赋予机器以生命，成为工业物联网 (IIoT) 中一个互联互通、响应迅速的实体。传感器信息流可以促进技术创新，赋能制造设备预测性维护，加强生产安全。传感器不仅是事件状态的监测工具，还是新时代工业的引领者，能源效率结合可持续化，优化每一道流程，企业自信地拥抱工业变革。在这样的工业世界中，传感器助力企业将原始数据转化为有价值的洞见，让工业变得更智能、更高效、更强韧。
工业运动感测应用面临的挑战
工业传感器面临着诸多重大挑战。首先，必须电池供电不间断运行数年之久，还必须捕捉每一个关键事件，不能漏检任何事故。只有传感器精准地跟踪事件，才能有效地管理生产流程。同时，体积小巧，功能强大，在紧凑的封装内集成多种功能。最重要的是，无论工作环境是多么恶劣、嘈杂或复杂，传感器都必须可靠地跟踪事件，采集数据，保持稳定的性能，不受外部条件影响。对于通过互联技术（例如工业物联网 (IIoT)）提高工厂智能和能效的应用领域，克服这些挑战至关重要，而MEMS传感器正是应对所有这些挑战的理想技术。
MEMS惯性传感器是工业自动化中的一个关键器件，通过测量加速度、振动和角速率来检测运动，确保工业环境中的任何重要事件都不会漏检。工业客户对传感器的能效和可靠性要求很高，即使在高温等恶劣条件下也能连续可靠地工作。此外，还有一些挑战需要克服。有时，传感器工作负荷过重，致使重要的冲击或振动细节漏检，而使用多个传感器测量不同的运动范围可能会很复杂，同时，控制工业物联网 (IIoT) 节点中的功耗也是开发者关心的一个问题。因此，必须权衡准确度和测量范围，找到一个折中的方案。测量细微运动的传感器具有非常高的准确度，但无法承受剧烈的运动冲击，相反，检测剧烈冲击的传感器的准确度较低。工业应用环境要求传感器必须具有很高的稳健性，足以耐受恶劣的工业条件，同时还要提供可靠、准确的数据。能够解决这些挑战正是MEMS传感器被广泛应用的关键原因。
ST的新工业级IMU提供哪些帮助
意法半导体的新惯性测量单元(IMU)MEMS 传感器在一个机械结构内集成一个宽动态范围的低 g 振动 (16g) 和高 g 冲击 (256g)双量程加速度计，以及一个陀螺仪。有了这个惯性测量单元，无需使用多个传感器，就能有效解决工业市场面临的重大挑战。
这款体积紧凑的传感器集成嵌入式边缘处理和自动配置功能，可以优化系统性能，同时显著降低功耗，延长电池续航时间。该传感器为恶劣的工业环境专门设计，能够在高达 105°C的工作环境中可靠运行，测量准确度和耐用性非常稳定。该传感器支持工业5.0 计划，集成先进的感测架构和边缘处理能力，能够提高工业系统的自主性，推进产品技术创新。该传感器采用紧凑的设计，在同一个传感器内集成高低两种加速度量程，可以简化系统架构，同时，内置边缘处理和自适应自配置功能，可以优化系统级功耗，提升能效。这款传感器是意法半导体首创在一个封装内集成高g和低g两种加速度检测功能与传感器数据融合和边缘处理等先进特性的工业级IMU，即使在高达105°C的宽温度范围内也能保证可靠的性能，提供有价值的数据。该解决方案集准确度、稳健性和高能效于一身。
这款集成化MEMS运动传感器可以满足工业市场的严苛要求，解锁更智能的资产跟踪和安全防护功能。这项多用途技术可实时跟踪物流运输，提供最新的位置、状态和破损信息。在穿戴式安防劳保设备内，MEMS运动传感器能够检测到跌倒和撞击事故，并立即触发紧急救援警报，保护工人的生命安全。此外，这项技术还支持工业设备工况状态监测。MEMS运动传感器能精确地跟踪工业设备的振动、冲击和精确运动，避免停机事故和代价高昂的设备故障。在工厂自动化领域，该解决方案能够立即检测到机器人系统中的异常振动或冲击，确保机器平稳可靠地运行。通过在一个器件内集成跟踪、监测和保护功能，意法半导体的工业级IMU解决方案帮助企业提高生产运营活动的效率、安全性和可靠性，精简系统设计。
结论
随着更高的灵活性、可持续化和以人为本的技术创新成为工业市场新的发展方向，意法半导体新推出的工业级IMU解决方案与塑造工业市场未来的关键驱动因素完美契合。该传感器提供精准的运动跟踪、可靠的状态监测和高能效的边缘处理功能，支持制造模式的去中心化，增强供应链的韧性和敏捷性。该传感器在恶劣环境下性能表现卓越，有助于构筑更安全、更智能的工作场所，赋能工人与自动化设备和协作机器人无缝协同作业，促进以人为本的工作方式和劳动力转型。此外，先进传感技术可以优化资源利用率，最大限度地减少浪费，帮助企业实现可持续发展目标。随着制造业越来越多地采用人工智能驱动的协作机器人和先进传感器技术，意法半导体的IMU 解决方案能够提供关键数据和可靠性，推动整个制造业的技术创新、定制化和持续改良。
