来源：村田（Murata）
“传感器”检测人类通过眼、耳、鼻、皮肤、舌头、半规管等器官所感知的信息，并转换为电信号。空调有温度传感器、自动门有人体感应传感器，还有操控平板电脑与电脑的触摸传感器等，虽然它们都叫“传感器”，但其种类却非常多。本次我们将聚焦于汽车自动驾驶功能和无人机控制等场景下不可或缺的“惯性传感器”。我们采访了负责商品技术的加藤先生与负责开发的西村女士，聆听他们对小小传感器所能实现的宏大未来，以及对“Small is Dynamic.”所倾注的想法。
加藤先生（左）和西村女士（右）
通过“测量物体动作”，守护自动驾驶与无人机的安全
——惯性传感器有什么作用呢？
村田的MEMS惯性传感器
加藤：可能很多人会觉得“惯性传感器”是一个听起来有点陌生的词。它是一种测量物体动作（加速度和旋转）的传感器，被用于我们日常的众多场景中。举一个身边的例子，比如说数码相机的防抖功能。通过镜头的部分移动来抵消由传感器测量到的相机晃动，从而达到抑制手抖的效果。惯性传感器就是能够测量出物体向哪个位置及哪种方向，以什么姿势和速度移动的装置。
西村：虽说是“测量物体动作”，但根据产品用途的不同，需要检测“哪个轴”的“哪种动作”也各不相同。以往仅对动作方向的轴进行检测，但近年来，随着自动驾驶和无人机等产品日趋多功能化，人们开始追求安全性和便利性等，这就需要利用到其它非动作轴的传感器信息来检查传感器整体是否有进行正确的检测。因此，相较于以往，可以说希望测量的轴与动作的种类也有所增加。
加藤：MEMS惯性传感器已被实际应用于控制汽车保持稳定姿态的防侧滑功能，以及用于农药喷洒、测量与巡检的工业无人机飞行控制组件等。此外，该传感器还被用于其它用途，例如嵌入到桥梁和隧道等建筑结构中，用于检测倾斜和偏移等问题，助力施工时的安全管理及其后的维护管理。
实现大幅度“精度提升”的同时，保障长期品质的“耐久性”也不可或缺
加藤：村田的MEMS惯性传感器精度在10年间成功提升了10倍。“10倍的精度”这个概念，就像是“原来自动驾驶前进100米时，偏移量大概是半个车身，但现在偏移量已经改进到不足一个轮胎的宽度”那样。
自动驾驶汽车关键在于“正确检测车辆姿态（倾斜度）与行驶方向”，若无法实现这一点，车辆将无法按预期路线行驶。我们人类在行走时，会通过眼睛观察周围环境，确认自己是否在直线前进，如果发生偏移便会自行修正。然而，如果在闭眼的状态下行走，即便原本打算直走，也会逐渐发生偏移，最终无法到达预期的位置。自动驾驶汽车亦然，它虽能使用摄像头等设备将周围的情况识别为视觉信息，但在隧道或浓雾等视线不佳的环境中，仅凭视觉信息难以做出准确判断。为确保在这类情况下仍能稳定行驶，惯性传感器发挥着重要作用。即便是细小的误差，也会随着行驶距离变长而出现较大的偏移，因此高精度传感器不可或缺。
西村：对的。但是在汽车的情况下，惯性传感器要持续暴露在恶劣的温度环境与振动中，而且要求长时间连续运行。在这种情况下要保持精度，其耐久性与可靠性也要求达到非常高的水平。本公司在设计阶段便进行了彻底验证。例如，一直放在高温环境中不管的话会产生怎样的变化、在高温和低温反复交替的情况下是否会损坏等，我们通过实施大量严格试验，确认了产品切实符合标准。
加藤：由于该传感器万一在未知的情况下发生故障则可能会危及生命，因此我们还内置了能在传感器发生错误或故障时准确发出警报的机制，以此保障整个系统的安全性。
实现更高精度、更小的传感器，只为守护全球人类的“生命”
——惯性传感器方面的“Small is Dynamic.”是指什么？
西村：至今为止所介绍的、为了提升传感器精度所付出的努力，都与“小型化”背道而驰。若要同时兼顾高精度与高耐久性，通常会导致元件体积相应增大。事实上，大概在20世纪50年代问世的惯性传感器，据说曾是重量超过50公斤的大型装置。然而如今，随着技术的进步，与当时精度相当的MEMS传感器已变成可以放在指尖的大小。我认为这是非常惊人的技术进步。
重量曾约达50公斤的传感器，如今尺寸已缩减至约1厘米（左图）；即便与历代传感器相比，右下方的最新款传感器也显得非常小（右图）。
加藤：或许会有人认为汽车和无人机等产品在元件安装空间上应该会有问题。因此，需要在不改变汽车设计的前提下，将所需的惯性传感器嵌入所需的空间中，这使得传感器体积小型化成为不可或缺的要求。MEMS传感器的加工精度已达微米级别，这比0.08毫米的发丝粗细还要小一个数量级。我认为，这正是“Small”的具体体现。
另一方面，针对汽车自动驾驶和无人机等领域，MEMS惯性传感器是打造安心、安全的未来移动出行社会所不可或缺的重要元件。率先检测人类无法感知的信息，这将成为实现零事故社会的基石。从每一个传感器都在守护全球人们的生命与人生这个层面来看，惯性传感器是对全社会产生显著影响的存在，我认为这点可以说是“Dynamic”。
西村：得益于小型化的发展，MEMS惯性传感器如今已被应用到智能手机和游戏机等设备中。我认为今后不会止步于此，应用范畴将会进一步拓宽。例如，或许有一天它能发挥出超越人类感觉的“第六感”那样的作用。若能检测出那些以往难以转化为数值或语言的重力与气流的细微变化等，或许就能察觉人类无法发现的危险。若将MEMS传感器充分应用于可穿戴设备上，则有望可以通过检测因压力或紧张导致的身体变化，从而活用到心理健康护理等领域。这小小MEMS元件中蕴含的很大可能性，正是我所感受到的“Dynamic”。
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