Эволюция сенсоров в роботах

От простых датчиков к «ощущениям» и зрению нового уровня

Когда всё начиналось

В 1990–2000-х роботы полагались на самые простые сенсоры: концевики, энкодеры, инфракрасные и ультразвуковые датчики для измерения расстояния. Появились первые гироскопы (IMU) и лазерные дальномеры, при помощи которых можно улучшить точность измерений.

Революция 2010-х

С появлением доступных камер с глубиной (RGB-D) и дешёвых мини-гироскопов роботы научились строить карты и ориентироваться в пространстве почти как люди. Это стало возможным благодаря алгоритмам SLAM (одновременное построение карты и локализация). Ключевой тренд того времени — объединение разных сенсоров: камера + гироскоп + лидар.

2020-е: роботы «видят и чувствуют»

Сегодня трёхмерное восприятие стало нормой.

• Лидары перешли на твёрдотельные и FMCW-версии, которые измеряют не только расстояние, но и скорость объектов, лучше работают при ярком свете и дают более чёткую картинку.
• Радары научились «видеть» сквозь  пыль, дождь и туман, добавив ещё одно измерение — высоту. Это особенно полезно для дронов и уличных роботов.
• Нейроморфные камеры (или event-based) фиксируют не каждое изображение целиком, а только изменения в кадре. Они реагируют почти мгновенно и потребляют минимум энергии — находка для быстрых дронов и манипуляторов.
• Осязание: появляются «электронная кожа», тактильные сенсоры и компактные датчики силы. Роботы учатся аккуратно брать предметы, взаимодействовать с людьми и работать в сложных условиях.

Какие датчики используют различные типы роботов:

• Складские роботы: камеры глубины + лидар для навигации, радар для пыльных помещений, плюс гироскопы и одометры.
• Манипуляторы и гуманоиды: камеры для восприятия сцены, сенсоры касания и датчики силы в кистях, «электронная кожа» для безопасного контакта с человеком.
• Дроны и уличные платформы: лидар или радар для навигации в плохую погоду, камеры и гироскопы для ориентации, event-камеры для работы на высокой скорости.

Новые тренды (2024–2025)

• Лидары нового поколения перестали быть экспериментом — они уже активно применяются на практике. Такие сенсоры точнее, надёжнее и лучше справляются со сложными условиями, чем старые версии.
• 4D-радары больше не ограничены только автомобильной сферой. Их ставят на склады, в промышленные роботы и даже в инфраструктурные проекты, потому что они отлично «видят» в дождь, пыль и туман.
• Нейроморфные камеры теперь доступны как готовые устройства. Их можно просто купить и встроить в робота без сложных доработок, что раньше было невозможно.
• Электронная кожа и тактильные датчики выходят за пределы лабораторий. Они помогают роботам аккуратно взаимодействовать с людьми и предметами, делая контакт более безопасным и естественным.
• Вычисления прямо в сенсоре (edge-AI) становятся стандартом: часть обработки выполняется внутри самого датчика, поэтому данных нужно передавать меньше, а энергия расходуется экономнее. Это критично для автономных роботов, которые должны работать долго и без подзарядки.