基于傳感器的可穿戴設(shè)備在工廠/工業(yè)環(huán)境中的應(yīng)用

在過(guò)去，許多人都嘲笑谷歌眼鏡奇怪的，幾乎是外星人的外觀以及腕帶健身小工具的時(shí)尚特質(zhì)?？纱┐髟O(shè)備在工廠/工業(yè)環(huán)境中扮演重要角色的可能性被認(rèn)為是不可能的。然而，隨著可穿戴設(shè)備繼續(xù)從健身監(jiān)控到日益嚴(yán)格和要求苛刻的任務(wù)的穩(wěn)步發(fā)展，這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和好處已經(jīng)變得更加清晰，如倉(cāng)庫(kù)和現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)，幾乎所有員工都戴著安全眼鏡所以添加可穿戴計(jì)算機(jī)不應(yīng)該破壞傳統(tǒng)的工作方式。

因此，現(xiàn)在可穿戴技術(shù)的收入潛力預(yù)計(jì)將不僅對(duì)于一般消費(fèi)者應(yīng)用而且對(duì)于工業(yè)領(lǐng)域而言都會(huì)令人印象深刻。最近的聯(lián)合市場(chǎng)研究報(bào)告按百分比分列了頂級(jí)行業(yè)細(xì)分市場(chǎng)，其中包括整體市場(chǎng)38％的生活方式和健身，工業(yè)和國(guó)防在整體可穿戴應(yīng)用中占22％。

如果它要成為一個(gè)多任務(wù)處理器，可穿戴計(jì)算技術(shù)需要人與機(jī)器之間的持續(xù)和平穩(wěn)的交互。它必須允許用戶(hù)在同時(shí)執(zhí)行命令時(shí)執(zhí)行任務(wù)，并且必須在必須在遠(yuǎn)離傳統(tǒng)桌面計(jì)算的情況下執(zhí)行任務(wù)的情況下才能運(yùn)行。例如，在現(xiàn)場(chǎng)，傳感器可以準(zhǔn)確地測(cè)量，評(píng)估和報(bào)告距離和安全性。而且，鑒于各種傳感器的本質(zhì)，它們可以防止涉及危險(xiǎn)微粒吸入或潛在電擊的工業(yè)事故。在現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)，維護(hù)和故障排除方面，可穿戴設(shè)備可用于提供已安裝設(shè)備的信息并診斷問(wèn)題，從而無(wú)需服務(wù)工程師繼續(xù)進(jìn)行最終成為微不足道的“修復(fù)”的電話(huà)。

現(xiàn)場(chǎng)和倉(cāng)庫(kù)員工將成為可穿戴技術(shù)的早期采用者，旨在提高生產(chǎn)力和安全性，同時(shí)減少員工錯(cuò)誤。最近，消費(fèi)者，商業(yè)和娛樂(lè)市場(chǎng)的視頻眼鏡和智能眼鏡產(chǎn)品供應(yīng)商Vuzix公司宣布，SAP已經(jīng)為Vuzix的M100智能眼鏡發(fā)布了兩款新的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用程序。 SAP AR Warehouse Picker和SAP AR服務(wù)技術(shù)人員都提供免提工作體驗(yàn)。

顧名思義，SAP AR Warehouse Picker專(zhuān)為倉(cāng)庫(kù)選擇器而設(shè)計(jì)，允許使用可視化和語(yǔ)音識(shí)別進(jìn)行免提移動(dòng)，通過(guò)M100智能眼鏡接收指令，無(wú)需手持掃描即可完成日常任務(wù)設(shè)備。功能包括處理單元，位置，產(chǎn)品，工作站和任何其他所需掃描的條形碼掃描，以及用于數(shù)量確認(rèn)的語(yǔ)音輸入。通過(guò)QR-Code身份掃描在用戶(hù)的SAP系統(tǒng)上進(jìn)行安全身份驗(yàn)證，通過(guò)消除輸入用戶(hù)名，密碼或登錄代碼的需要，增強(qiáng)了用戶(hù)體驗(yàn)。

同樣，SAP Service Technician應(yīng)用程序允許現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)技術(shù)人員在任何地方使用免提體驗(yàn)指令訪問(wèn)其工作場(chǎng)所的3D-Visual-Enterprise模型，從而允許他們執(zhí)行必要的操作。該應(yīng)用程序具有語(yǔ)音識(shí)別功能，可以使用專(zhuān)家呼叫功能，允許遠(yuǎn)程專(zhuān)家在看到現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員通過(guò)M100智能眼鏡或頭戴式顯示器看到的內(nèi)容時(shí)向同事發(fā)出指示。

傳感器發(fā)揮著核心作用

在最近工業(yè)用可穿戴設(shè)備的升值背后的眾多驅(qū)動(dòng)因素包括傳感器的持續(xù)和大規(guī)模以及成本降低，傳感器成功集成到工作中-a-day應(yīng)用程序，工業(yè)環(huán)境中移動(dòng)技術(shù)的不斷發(fā)展，以及谷歌，蘋(píng)果和微軟等巨頭與InvenSense，Analog Devices，Bosch Sensortec，STMicroelectronics，德州儀器等頂級(jí)傳感器制造商合作的技術(shù)推動(dòng)和飛思卡爾半導(dǎo)體。

德州儀器（TI）最近宣布專(zhuān)門(mén)針對(duì)可穿戴傳感器和工業(yè)設(shè)計(jì)。 TI推出業(yè)界最小，功耗最低的電池充電器和首款完全集成的MicroSIP電源模塊，以延長(zhǎng)電池運(yùn)行時(shí)間。基本的TPS82740B Micro SIP電源模塊評(píng)估單元采用TPS82740B降壓轉(zhuǎn)換器模塊，支持200 mA輸出電流，轉(zhuǎn)換效率高達(dá)95％，而在有源操作期間僅消耗360 nA的靜態(tài)電流，在待機(jī)期間僅消耗70 nA（圖1）。

圖1：TPS82740的功能框圖。

這些微型模塊依賴(lài)于完全集成的9焊球MicroSiP封裝，比分立式解決方案小75％，即使采用開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，電感器和輸入/輸出電容器。它的溶液尺寸僅為6.7 mm 2 。

頭戴式顯示器（HMD）與最近推出的大型顯示器（HMD）相比，變得更加流線型，符合人體工程學(xué)。它們也越來(lái)越接近廣泛采用所需的價(jià)格點(diǎn)。下一代OLED微型顯示器和視網(wǎng)膜顯示器有望在其解決無(wú)數(shù)用途的過(guò)程中得到推動(dòng)。視頻攝像技術(shù)的成本也急劇下降，特別是在眼鏡領(lǐng)域?；?a href="http://srfitnesspt.com/tags/陀螺儀/" target="_blank">陀螺儀和加速度傳感器的眼鏡架中存在近眼2D/3D視頻透視顯示器和視頻記錄功能。

伴隨著這些發(fā)展，接近和環(huán)境光傳感器的進(jìn)步（圖2） - 后者是一種根據(jù)周?chē)饩€水平調(diào)節(jié)屏幕背光亮度的技術(shù)，以改善電池壽命和使用可穿戴設(shè)備。

例如，考慮使用6針SMD Panasonic PNJ4K01F環(huán)境光傳感器等設(shè)備。該器件具有內(nèi)置光電二極管和電流放大器電路，可根據(jù)環(huán)境亮度控制顯示亮度，因此非常適合低功耗移動(dòng)應(yīng)用。

圖2：環(huán)境光和接近感應(yīng)。

PNJ4K01F具有接近人體相對(duì)光譜靈敏度的波長(zhǎng)特性，可實(shí)現(xiàn)接近人眼響應(yīng)和最佳人體靈敏度的控制。該特性與小封裝尺寸和低至1.4 V/min的低功耗相結(jié)合，使其成為小型移動(dòng)和可穿戴電子應(yīng)用中的理想選擇。

值得注意的另一部分系列是Silicon Labs Si1141，Si1142和Si1143接近/環(huán)境光傳感器，具有I 2 C接口（圖3）。這是一款無(wú)接觸，低功耗，基于反射的紅外接近和環(huán)境光傳感器IC，具有可編程事件中斷輸出，包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器，集成的高靈敏度可見(jiàn)光和紅外光電二極管，數(shù)字 - 信號(hào)處理器，以及一個(gè)，兩個(gè)或三個(gè)集成紅外LED驅(qū)動(dòng)器，具有十五個(gè)可選驅(qū)動(dòng)電平。

圖3：Silicon Labs的Si1141/42/43環(huán)境光傳感器的方框圖。

該傳感器可在寬動(dòng)態(tài)范圍和各種光源（包括直射陽(yáng)光）下實(shí)現(xiàn)高性能，但也可在深色玻璃罩下工作。它支持多軸接近運(yùn)動(dòng)檢測(cè)，在-40至+ 85°C溫度范圍內(nèi)工作在1.71至3.6 V之間。

光電二極管響應(yīng)和相關(guān)的數(shù)字轉(zhuǎn)換電路提供出色的人工光免疫力閃爍噪音和自然光顫動(dòng)噪音。通過(guò)兩個(gè)或更多LED，Si1142/43能夠支持多軸接近運(yùn)動(dòng)檢測(cè)。 Si1141/42/43器件采用10引腳2 x 2 mm QFN封裝，工作在-40至+ 85°C溫度范圍內(nèi)，工作電壓范圍為1.71至3.6 V.

進(jìn)一步發(fā)展需要

雖然進(jìn)步令人印象深刻，可穿戴技術(shù)的使用已經(jīng)真正從消費(fèi)時(shí)尚轉(zhuǎn)移到工廠車(chē)間，但并非完全樂(lè)觀。仍存在一些挑戰(zhàn)，包括安全性，標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)，互操作性和電源問(wèn)題。作為手機(jī)擴(kuò)展的輸入和傳感設(shè)備，例如腕戴式鍵盤(pán)，其成本相對(duì)較低，并且可以作為獨(dú)立可穿戴設(shè)備的實(shí)用替代品。

目前在繪圖板上的潛在解決方案可以解決這些問(wèn)題，并且隨著工業(yè)應(yīng)用中更廣泛使用所承諾的高產(chǎn)量，工廠可穿戴設(shè)備及其相關(guān)傳感器的價(jià)格標(biāo)簽將降至可能不再存在的地方抑制工業(yè)環(huán)境中的廣泛使用。