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【Motion Sensors 應用:AR 之後……放眼 MR 混合實境!】
隨著微機電 (MEMS) 技術的加入,大幅縮減感測裝置體積,讓運動感測器市場更見寬廣;消費類加速計需求上揚,亦促使 MEMS 與運動感測器更加合作無間。Semico Research 統計表示,2015 年全球 MEMS 銷售額逾 142 億美元,預計 2020 年將上看 287 億美元,其間年複合成長率 (CAGR) 達 15.1%。MEMS 體現的是「多元化」意涵,可與各類產品、技術合體;其中六軸 MEMS 感測器模組已成消費電子和物聯網 (IoT) 裝置的重要元件。
感測器、致動器與相關類比科技,為創造真實與數位世界溝通介面的核心元素。近來在全球造成騷動的 Pokémon GO,可謂 MEMS 聯手擴增實境 (AR) 具體實現的里程碑;MEMS 下一波部署將擴及家庭、工作場所、城市和交通。至於未來最具潛力的應用,有業者首推車用微致動器 HUD (抬頭顯示器),結合 Pico 微投影技術,不用貼片就可直接把資訊顯示在擋風玻璃上;輔以加速度計控制安全氣囊、陀螺儀偵測車道偏移,可讓駕駛安全多幾分保障。
機車亦已大量引進感測器,Gogoro 就有利用加速度計做防撞偵測的設計,一旦發生碰撞,會自動斷電以策安全;而陀螺儀會在龍頭轉彎後回正時,自動熄滅方向燈;售價不斐的重機裝備,安全帽亦配有防撞感測系統。融合溫、溼度等環境感測的「智能建築」則是另一個兵家必爭之地;例如,運用AR 原理衍生而來的「MR」技術,透過事先匯入建築管線圖資,結合熱像儀可進行漏水檢測;若涉及室內定位、行人航位推算 (PDR) 等樓層或高度的應用,則需加裝氣壓感測器。
不過,硬體在定義手機翻轉和螢幕敲擊動作的微調時,自由度不如軟體細膩;軟體可透過收集很多測試結果後區分強度等級,但硬體的辨識級別可能只有八至九成。因此,演算法軟體支援十分重要。在整合趨勢方面,雖然為解決系統耗電量遽增問題,有些廠商會採行 MEMS 感測器中樞結合先進「感測器融合」架構;但考慮到與應用處理器 (AP) 整合方便性,Combo 感測器在某些場景,似乎較 MCU 感測器中樞更受青睞。
延伸閱讀:
《ST:微機電助陣讓感測器更輕薄省電》
http://compotechasia.com/a/____/2016/1013/33724.html
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【感知工業、醫療、智能家居與無人機舉動的「報馬仔」】
運動感測器 (Motion Sensors) 可不只有遊戲和娛樂的用途!它也是工業和醫療領域的好幫手!工廠的引擎、馬達、渦輪等具有反覆性動力源的機械常發生機械振動 (vibration) 現象,輕者將引發噪音或使用上的不便,重者會造成「共振」現象,使儀器功能失常,甚至破壞整體結構。就算未有明顯振動、只要機械姿態有變,重力分量亦會隨之不同。為及時掌握這些不利狀況並採取必要措施,借助運動感測器探知是有效的方法。
在醫療方面,根據美國疾病控制中心統計,單是在美國,每年就有近 100 萬個膝蓋和髖關節置換手術進行;不過,卻有約 30% 的膝關節置換手術,會因難以確切掌握骨骼內部架構細節而產生錯位。若手術前先以高精度微機電 (MEMS) 感測器追蹤病人的膝關節排列方向 (alignment) 和運動狀況,可精準定位並降低成本。至於消費市場,穿戴裝置、智能家居、智慧儀表等亦常用到三軸加速度計。
在智能家居的保全應用上,只要進入佈防狀態,一旦有人自門窗侵入就會產生振動,而這個振動可用 MEMS 加速度計捕捉到,再經由無線通訊啟動家裡的錄影機或自動與警察單位連線。此類產品的耐用年限短則一年,長則五年、十年起跳,因為沒人想頻繁更換門窗上的檢測設備或更換電池。此外,慣性量測單元 (IMU) 結合圖資軟體後,帶動導航輔助/航位推移 (dead passage) /擴增實境(AR) 等創新應用,將觸角由平面 2D 空間延伸至立體 3D 空間。
延伸閱讀:
《ADI:Motion Sensor 在工業與醫療市場潛力大》
http://compotechasia.com/a/____/2016/1013/33723.html
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#運動感測器MotionSensors #感測器中樞SensorHub #擴增實境AR #PokémonGO精靈寶可夢 #物聯網IoT
【從「寶可夢」看 Motion Sensors 應用與 IoT 發展】
「Pokémon GO」(精靈寶可夢) 的大行其道,讓擴增實境 (AR) 和運動感測器 (Motion Sensors) 的討論熱度直線上升。此外,智慧工廠與機器視覺的蓬勃發展,也推升運動感測器的市場需求。市調公司 ReportLinker 研究顯示,手機應用及遊戲/娛樂需求是 Motion Sensor 市場主力,但今後至 2021 年,可望改由「穿戴式裝置」榮膺主要推手,汽車「先進駕駛輔助系統」(ADAS) 則是另一個亮點。
為提升整體系統效率、降低應用處理器 (AP) 負擔,避免因介面或軟體匹配不當而橫生枝節,有業者主張「感測器中樞」(Sensor Hub) 概念,藉由韌體演算法與板上處理器,直接將人機介面、微控制器與感測器合而為一,然而凡事有利必有弊,高整合度,不免相對限制了設計的靈活性。因此,國家實驗研究院——國家晶片系統設計中心進一步將討論焦點往上追溯至 IP (智財專利) 層級。
與 EDA 廠商看法類似,晶片中心也觀察到系統開發商投入特製感測晶片開發的現象,一是為精簡設計的複雜度與物料數量、成本,二是基於保護 IP、防止被複製,並著眼特殊製程的盤算。晶片中心早在多年前就倡導將晶片模組拆解成可彈性整合之 IP 化概念,意在量身訂做具差別系統功能的感測器模組,而此技術目前已接近實用階段。
在講究「少量多樣」的物聯網 (IoT) 環境,雖然軟體、服務和應用是價值創造的核心,但硬體產品卻是雲端收集大數據不可或缺的「載體」,須具差異化才有比拼空間;為了讓系統商兼顧設計靈活度並免於技術驗證困擾,晶片中心正計劃推行「感測 IP 整合設計平台」,試圖將產品組成元素聚焦至晶圓廠驗證的實體層 IP,讓規模不大的系統商以經濟便捷方式,快速切入特製系統需求之晶片模組開發。
必要時,晶片中心還能提供彈性製造整合的設計服務,協助資源不豐的開發者在最短時間內實現創意藍圖、盡速推出產品,及時搶佔商機。雖立意良善,但晶片中心也不諱言,這對台灣長久以來「極致分工」的產業生態是項大挑戰。在以 Cost down、Mass production 為前提的氛圍下,與 IoT 精神明顯背道而馳,亟需國家或更具開創性集團帶頭表態支持。台灣是否能在物聯網世界奪得一席之地,現在就是關鍵時刻!
延伸閱讀:
《Motion Sensors:感知人機動態之必備元件》
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