工业机器人中的各类传感器技术应用

前言

智慧工厂中传感器的重要作用！

2012年，美国提出“工业互联网”，2013年，德国提出“工业4.0”，2015年，中国提出“中国制造2025”。在工业物联网、AR、云计算等技术热潮下，全球众多优秀制造企业都开始建设智慧工厂，实现自动化、信息化和智能化的智慧工厂是未来工业制造的发展趋势。那么，什么样的工厂才能称做智慧工厂？作为智慧工厂重要组成部分的工业机器人采用了哪些技术？

智慧工厂的标配

提到智慧工厂，人们首先想到的是自动化、智能化、工业机器人、工业物联网等概念，那么，一个智慧工厂的标准配置有哪些？

控制器是智慧工厂的大脑，由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成，它是发布命令的“决策机构”，完成协调和指挥整个计算机系统的操作。智慧工厂中常用的控制器有PLC、工控机等。

工业机器人是自动执行工作的机器装置，它既可以接受人的指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的指令行动。

伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是自动化工厂提供动力的肌肉。伺服电机转子转速受输入信号控制，在自动控制系统中用作执行元件，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。

传感器为智慧工厂提供触觉，是实现自动检测和自动控制的首要环节。它能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息按一定规律变换成电信号或其他形式的信息输出。在自动化生产过程中需要用各种传感器来监视和控制各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。

变频器是智慧工厂的交换器，由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元和检测单元微处理单元组成。它应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率的方式来控制交流电动机。

电磁阀是用电磁控制的工业设备，可以配合不同的电路来实现预期的控制。它属于执行器，是智慧工厂的开关。

工业相机是智慧工厂的眼睛，是机器视觉系统关键组件。工业相机一般安装在机器流水线上代替人眼来做测量和判断，通过数字图像摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统。图像系统对这些信号进行各种运算，抽取目标特征，并根据判别的结果来控制现场的设备动作。

仪器仪表是智慧工厂的调节系统，用来检出、测量、观察并计算各种物理量、物质成分和参数等。比如测量压力、液位、流量、温度等一些控制过程所需要的参数值，就需要相关的仪器仪表。

自动化软件是智慧工厂的心脏。例如，SCADA数据采集与监控系统可以在无人看管的情况下，对生产过程进行调度和自动化控制。

控制柜是智慧工厂的中枢系统。智慧工厂涉及电气、变频、电源、水泵等控制柜，可实现不同的控制功能。

下面将详细剖析智慧工厂的重要组件——工业机器人。

工业机器人涉及哪些技术？

机器人自动化是一项快速进步的技术，在短短几十年的时间里，工业机器人已经在全世界范围内变成工厂里普通的装置。

工业机器人不仅可以克服恶劣环境对生产的影响，减少人工的使用，保障工人的安全，还能够帮助工厂节约生产成本，提高生产效率，从而保证产品质量。

工业机器人是多自由度的机器装置，能自动执行工作，按照自身动力和控制能力来实现各种功能，由机械部分、传感部分、控制部分等三大部分组成，这三大部分又分成六个子系统。分别为：

驱动系统：给每个关节即每个运动自由度安置传动装置，使机器人运动起来。

机械结构系统：由机身、手臂、末端操作器三大件组成。每一大件都有若干自由度，构成一个多自由度的机械系统。手臂一般由上臂、下臂和手腕组成。末端操作器是直接装在手腕上的一个重要部件，可以是两手指或多手指的手爪，也可以是喷漆枪、焊枪等。

传感系统：获取内部和外部环境状态中有意义的信息，提高了机器人的机动性、适应性和智能化水准。

机器人-环境交互系统：实现机器人与外部环境中的设备相互联系和协调的系统。

人机交互系统：人与机器人进行联系和参与机器人控制的装置。

控制系统：根据机器人的作业指令程序以及从传感器反馈回来的信号，支配机器人的执行机构去完成规定的运动和功能。

工业机器人中常用到的传感器

在工业自动化领域，机器人需要传感器提供必要的信息，以正确执行相关的操作。

一份报告预测，到2021年，全球工业机器人传感器市场将以约8％的复合年增长率（CAGR）稳步增长。对于包括消费者和汽车在内的机器人传感应用，另一份报告明确指出，到2027年，视觉系统将单独成就57亿美元的市场，力传感器市场将超过69亿美元。

下面列出了工业机器人中最常用到的传感器。

二维视觉传感器

二维视觉是一个可以执行从检测运动物体到传输带上的零件定位等多种任务的摄像头。许多智能相机都可以检测零件并协助机器人确定零件的位置，机器人可以根据接收到的信息适当调整其动作。

三维视觉传感器

三维视觉系统必须拥有两个不同角度的摄像机或激光扫描器，用以检测对象的第三维度。例如，零件取放便是利用三维视觉技术检测物体并创建三维图像，分析并选择最好的拾取方式。

力/力矩传感器

如果说视觉传感器给了机器人眼睛，那么力/力矩传感器则给机器人带去了触觉。机器人利用力/力矩传感器感知末端执行器的力度。多数情况下，力/力矩传感器位于机器人和夹具之间，这样，所有反馈到夹具上的力都在机器人的监控之中。

有了力/力矩传感器，装配、人工引导、示教、力度限制等应用才得以实现。

碰撞检测传感器

这种传感器有各种不同的形式，其主要应用是为作业人员提供一个安全的工作环境，协作机器人最需要它们。

一些传感器可以是某种触觉识别系统，通过柔软的表面感知压力，给机器人发送信号，限制或停止机器人的运动。

一些传感器还可以直接内置在机器人中。有些公司利用加速度计反馈，还有些则使用电流反馈。在这两种情况下，当机器人感知到异常的力度时，便触发紧急停止，从而确保安全。

要想让工业机器人与人进行协作，首先要找出可以保证作业人员安全的方法。这些传感器有各种形式，从摄像头到激光等，目的是告诉机器人周围的状况。有些安全系统可以设置成当有人出现在特定的区域/空间时，机器人会自动减速运行，如果人员继续靠近，机器人则会停止工作。

最简单的例子是电梯门上的激光安全传感器。当激光检测到障碍物时，电梯门会立即停止并退回，以避免碰撞。

其它传感器

市场上还有很多的传感器适用于不同的应用。例如焊缝追踪传感器等。

触觉传感器也越来越受欢迎。这类传感器一般安装在抓手上，用来检测和感觉抓取的物体是什么。传感器通常能够检测力度并得出力度分布的情况，从而知道对象的确切位置，让你可以控制抓取的位置和末端执行器的抓取力度。另外还有一些触觉传感器可以检测热量的变化。

视觉和接近传感器类似于自动驾驶车辆所需的传感器，包括摄像头、红外线、声纳、超声波、雷达和激光雷达。某些情况下可以使用多个摄像头，尤其是立体视觉。将这些传感器组合起来使用，机器人便可以确定尺寸，识别物体，并确定其距离。

射频识别（RFID）传感可以提供识别码并允许得到许可的机器人获取其他信息。

麦克风（声学传感器）帮助工业机器人接收语音命令并识别熟悉环境中的异常声音。如果加上压电传感器，还可以识别并消除振动引起的噪声，避免机器人错误理解语音命令。先进的算法甚至可以让机器人了解说话者的情绪。

温度传感是机器人自我诊断的一部分，可用于确定其周遭的环境，避免潜在的有害热源。

利用化学、光学和颜色传感器，机器人能够评估、调整和检测其环境中存在的问题。

对于可以走路、跑步甚至跳舞的人形机器人，稳定性是一个主要问题。它们需要与智能手机相同类型的传感器，以便提供机器人的准确位置数据。在这些应用采用了具有3轴加速度计、3轴陀螺仪和3轴磁力计的9自由度（9DOF）传感器或惯性测量单元（IMU）。

传感器是实现软件智能的关键组件，没有传感器，很多复杂的操作就不能实现。它们不仅实现了复杂的操作，同时也保证这些操作在进行的过程中得到良好的控制。

工业机器人避障主要用到哪些传感器？

移动机器人需要通过传感器实时获取周围的障碍物信息，包括尺寸、形状和位置信息，来实现避障。避障使用的传感器有很多种，目前常见的有视觉传感器、激光传感器、红外传感器、超声波传感器等。

超声波传感器

超声波传感器的基本原理是测量超声波的飞行时间，通过d=vt/2测量距离，其中d是距离，v是声速，t是飞行时间。

上图是超声波传感器信号的一个示意。通过压电或静电变送器产生一个频率在几十kHz的超声波脉冲组成波包，系统检测高于某阈值的反向声波，然后使用测量到的飞行时间计算距离。超声波传感器一般作用距离较短，普通的有效探测距离几米，但是会有一个几十毫米左右的最小探测盲区。由于超声传感器成本低、实现方法简单、技术成熟，是移动机器人中常用的传感器。

红外传感器

一般的红外测距都是采用三角测距的原理。红外发射器按照一定角度发射红外光束，遇到物体之后，光会反向回来，检测到反射光之后，通过结构上的几何三角关系，就可以计算出物体距离D。

当D的距离足够近的时候，上图中L值会相当大，如果超过CCD的探测范围，虽然物体很近，传感器反而看不到了。当物体距离D很大时，L值就会很小，测量精度会变差。因此，常见的红外传感器的测量距离都比较近，小于超声波，同时远距离测量也有最小距离的限制。另外，对于透明的或者近似黑体的物体，红外传感器是无法检测距离的。但相对于超声来说，红外传感器具有更高的带宽。

激光传感器

常见的激光雷达是基于飞行时间的（ToF，time of flight），通过测量激光的飞行时间来测距d=ct/2，类似前面提到的超声测距公式，其中d是距离，c是光速，t是从发射到接收的时间间隔。

比较简单的方案是测量反射光的相移，传感器以已知的频率发射一定幅度的调制光，并测量发射和反向信号之间的相移，如上图。

调制信号的波长为lamda=c/f，其中c是光速，f是调制频率，测量到发射和反射光束之间的相移差theta之后，距离可由lamda*theta/4pi计算得到，如上图。

视觉传感器

常用的计算机视觉方案也有很多种， 比如双目视觉，基于TOF的深度相机，基于结构光的深度相机等。

基于结构光的深度相机发射出的光会生成相对随机但又固定的斑点图样，光斑打在物体上，因为与摄像头距离不同，被摄像头捕捉到的位置也不相同。先计算斑点与标定的标准图案在不同位置的偏移，利用摄像头位置、传感器大小等参数就可以计算出物体与摄像头的距离。

双目视觉的测距本质上也是三角测距法，由于两个摄像头的位置不同，就像人的两只眼睛一样，看到的物体也不一样。两个摄像头看到的同一个点P，在成像的时候会有不同的像素位置，此时通过三角测距就可以测出这个点的距离。

在工业4.0时代工业机器人的发展趋势

美国机器人产业协会（RIA）预测了工业机器人的六大发展趋势。

工业物联网(IIoT) 技术的应用：机器人会在生产的最前沿应用智能传感器，采集制造商以前无法获得的数据。

优先考虑工业网络安全：机器人与内部系统的联网越来越多，网络安全的风险不断增加。制造商必须解决生产工艺中的缺陷，并在网络安全方面加大投资，确保安全、可靠的生产。

大数据分析成为竞争优势：机器人将成为工厂车间的主要信息来源之一。制造商必须实施系统来组织和分析采集到的所有数据，以便采取有效的行动，提升企业的竞争优势。

实施开放式的自动化架构：随着机器人自动化应用越来越广泛，对开放式自动化架构的需求相应增加。大型的行业参与者将与行业机构一起制定标准和开放式文档，机器人集成更加容易，兼容性会变得更好。

虚拟解决方案增加：虚拟解决方案会成为工业机器人的一个主要部分。

协作机器人将更受欢迎：协作机器人可以在人类身边安全地工作，而且通常比工业机器人便宜得多。随着协作机器人在严苛的工业环境中变得更有能力，对投资回报率有严格要求的制造商会更多地采用协作机器人。

结语

“工业4.0”强调自动化与信息化相互融合，工业机器人作为自动化制造过程的重要参与者，直接影响着工业制造自动化水平。随着工业产品工艺复杂程度和精度的要求不断提高，机器人的应用场所和应用需求也越来越复杂和苛刻，机器人的计算平台已经从传统的PC平台、嵌入式平台扩展到智能手机、平板电脑等移动设备，机器人配备的传感器从简单的光电开关、触碰开关发展到触觉、声觉、视觉等高端传感器，机器人伺服系统与控制系统之间的通信方式也由原来的“脉冲+方向”的通信线缆，发展到通信更高效、通信数据量更大的各种现场总线。机器人控制系统正朝着开放化的方向转变，工业物联网、大数据分析以及虚拟化等技术的发展，也使机器人更好地融入制造业应用。

来源：传感器选型专家

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志愿选择！3年均工资涨幅达16%！30所大学最新传感器专业信息汇总

一年一度的高考日，预祝各位考生如愿考上理想大学！

在中国，传感器技术，也如高端芯片等一样，是被卡脖子较严重的核心高科技领域，“关键核心技术是国之重器。加强原创性、引领性科技攻关，坚决打赢关键核心技术攻坚战 ！”习总书记在中国科学院第二十次院士大会、中国工程院第十五次院士大会、中国科协第十次全国代表大会上如是强调。

传感器专家网https://www.sensorexpert.com.cn

专注于传感器技术领域，致力于对全球前沿市场动态、技术趋势与产品选型进行专业垂直的服务，是国内领先的传感器产品查询与媒体信息服务平台。基于传感器产品与技术，对广大电子制造从业者与传感器制造者提供精准的匹配与对接

在“十四五”规划中，将传感器与高端芯片、操作系统、人工智能关键算法等并列 ，作为我国建设数字经济的关键领域。

▲来源：“十四五”规划

近年来，我国传感器产业发展迅猛，各地方打造、发展智能传感器产业，与此同时，中国传感器企业对人才的需求也与日俱增，高校专业中，也新设智能传感器密切相关专业，在网络平台中，对传感器行业就业方向和情况的讨论也多了起来。

▲来源：知乎

传感器是什么？哪些专业学传感器？多学科交叉人才匮乏！相关专业近3年均薪资涨幅达16.2%？文末附专业全名单！

按照国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律(数学函数法则)转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。

日常生活中，许多设备的应用都依赖于传感器，譬如手机摄像头的核心部件就是图像传感器，测温枪的核心部件是红外传感器。

从航空母舰到航天飞船，从手机到高铁，一部手机里面有10+个传感器，一辆汽车有300+个传感器，一列高铁有2400+个传感器……传感器无处不在。没有传感器，这些设备都很难发挥相应的作用。

随着人形机器人、自动驾驶、人工智能 等装备技术快速落地，智慧油田、智慧城市、智能装备、智能制造、智慧医疗、智能汽车、智能家居等行业应运而生，对智能传感器的需求将呈现井喷式增长。未来十年，传感器产业快速增长的趋势，已成为行业共识。

▲来源：天津大学精仪学院感知科学与工程系

传感器种类繁多，常见的有温度、压力、湿度、声学、视觉、液体等等传感器，相关数据显示，全球产品化的传感器种类超过2.6万余种，涉及物理、化学、生物等等众多检测方式。

▲来源：网络

传感器应用范围的广阔、产品的多样化，意味着传感器技术的多样性，在研发和应用的过程中，涉及工业、医学、光学等等不同学科的知识，是一门典型的多学科交叉型科技。

我国工程院院士、华中科技大学校长尤政谈及智能微系统与 MEMS 技术的发展时，也强调跨学科门类人才培养机制的重要性：

加大复合创新型人才培养力度。 设立智能微系统相关的跨学科门类培养机制，扩大相关本科生、研究生招生规模；加强智能微系统的职业教育与工程教育；加强教学、科研与产业的融合，培养多领域、多学科交叉的复合型人才；通过多种机制和特支政策支持，吸引国内外智能微系统领域的高层次人才；改革评价机制，加强扶持力度，使得青年科技人员能够长期、稳定开展研究。

在大学学科、专业划分中 ，我们很难看到一门独立的叫做传感器的学科或者专业 ，这是因为传感技术是一门基础共性技术，许多学科、专业均有涉及。

譬如测控技术与仪器，电子，微电子，材料工程，光学工程， 自动化，甚至生物医学工程等专业，均有涉及到传感技术的课程 ，尤其是MEMS技术，更是多学科融合的典范。

一般情况下，传感器被划分为仪器仪表类专业，譬如中国传感器分会/学会，就棣属于仪器仪表协会/学会。在学科上，传感器技术被认为棣属于一级学科【0804 仪器科学与技术】。

在上文中，有仪器方向学生就提及，“我了解到大多数该方向的研究生毕业从事传感器相关工作。 ”——可见仪器仪表与传感器技术的密切，同时侧面也反应了当前市场中传感器企业人才需求的庞大。

基于我国对智能传感器产业发展的迫切需求，2019年，教育部在【仪器类】专业大类下设【智能感知工程】专业，旨在培养在智能感知、智能传感器设计与制造、智能测量与仿生感知、智能装备、智能制造等相关领域 ，从事研究、开发和管理等工作的复合型专业人才。

智能感知工程承载了仪器科学与技术学科和仪器仪表工程中的智能感知方向，作为满足经济社会发展特殊需求所设置的特设专业，智能感知工程专业的开设，体现了国家对智能传感器产业的科研重视和迫切需求。

目前全国共有38所院校设置智能感知工程本科专业，全名单附于文末。

▲来源：普通高等学校本科专业目录（2024年）

此外，传感器也涉及到微电子技术，尤其是智能传感器重要的制造技术——MEMS（微机电系统），在国家“十四五”规划中，是作为集成电路分类中的科技前沿领域攻关技术。

▲来源：十四五规划

总体来看，有志于传感器设计制造方向的工作，相关专业可以考虑仪器类专业下面的【测控技术与仪器】、【智能感知工程】以及电子、微电子相关专业。

据了解各高校传感器相关领域专业设置的资深人士介绍：

但很多学校测控更多实际上是在做测控系统 (东南仪科) ，跟传感器更直接相关的MEMS、ASIC反而是在电子/微电子相关领域 (东南电子，东南仪科，中北仪电)或者是在光学/精密机械方面做(比如天大精仪清华精仪)。 个人更推荐从电子/微电子进入这个领域，特别MEMS(微型机械电子系统)、基于ASIC的集成传感器系统，这些是当今传感器技术研究的前沿和重点，一般都在电子/微电子学科研究里见得更多些，另一方面电子学科必修固体物理、半导体物理、电子器件等课程，在电子和材料方面的基础也能扎实。

从薪资待遇方面，近两年，国内半导体产业迎来快速发展期，同时我国政府部门高度重视半导体产业发展，在有利的政策环境下行业产值持续增长，人才需求规模和薪资待遇不断提升，薪酬平均同比增速来看，半导体开发岗（电子/电器/半导体/仪器仪表）领涨。

智联招聘数据显示，近三年我国电子/电器/半导体/仪器仪表职业薪资领涨，平均同比增速 16.2%，电信/通信技术开发及应用平均同比增速 13.4% ，具有较大发展前景。

▲年薪资对比，来源：智联招聘、创芯猎场

目前，就传感器领域而言，没有单独的学科以及排名榜单，但传感器是仪器仪表重要组成部分，是仪器仪表的核心和关键，传感器的性能和品质直接关系到仪器仪表的性能和品质，各大学仪器科学与技术学科水平，能大致反应学校传感技术领域的研究水准。

文末附教育部组织评选公布的《全国第四轮学科评估结果》-【0804 仪器科学与技术】学科排名榜单，以供参考。

部分传感器领域代表性高校&介绍

北京大学

代表性研究院系：电子学系

主要传感器相关专业：080704微电子科学与工程等

主要研究方向：光纤传感器、MEMS传感器

主要研究单位：微纳电子学研究院、区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室等

微纳电子学研究院目前已发展成为我国最好的微纳电子科技研究与教育基地之一，多种CMOS和硅基MEMS标准工艺满足科研代工和人才培养需求，重复可靠的基础工艺支持各类器件芯片研制，保证CMOS-MEMS集成化工艺研发。

区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室重点研究光纤及光子传感的基础理论、器件原理及信号处理方法，围绕地磁场探测、地壳应变探测等，深入开展光泵原子磁力仪、高精度光纤传感、低成本高精度光纤陀螺、超高速光信号处理等方面的研究。

清华大学

代表性研究院系：清华大学精密仪器系

主要传感器相关专业：080301测控技术与仪器、080704微电子科学与工程、080406材料科学与工程等

主要研究方向：MEMS传感器、智能传感器、谐振式传感器、力传感器、生物化学传感器、柔性传感器、惯性传感器等

主要研究单位：精密测试技术与仪器国家重点实验室、生物医学检测技术及仪器北京实验室等

清华大学精密仪器系渊源于1932年成立的清华大学工学院机械工程学系，1959年增设精密仪器专业，1960年正式成立精密仪器及机械制造系，1971年始改精密仪器系，下设光电所、测试、传感器、微机械、微细工程、导航中心、激光室等单位。

清华大学精密仪器系建有精密测试技术与仪器国家重点实验室、光盘国家工程研究中心、智能微系统教育部重点实验室、高精度导航技术教育部重点实验室、光子测控技术教育部重点实验室、生物医学检测技术及仪器北京实验室、微米纳米技术研究中心、清华大学宇航技术研究中心、清华大学质谱仪器研究中心、清华大学类脑计算研究中心，以及国家级示范教学基地等多个教学科研机构，是全国国家级教学科研机构最多的院系之一。

北京航空航天大学

代表性院系：仪器科学与光电工程学院

主要传感器相关专业：080301测控技术与仪器、082001航空航天工程、080401材料科学与工程、080704微电子科学与工程等

主要研究方向：惯性传感器、陀螺仪、角速度传感器、谐振式质量流量传感器等

主要研究单位：光电技术研究所、精密仪器与量子传感技术研究所等

北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院源于1952年北航建校伊始成立的飞机设备教研室，1958年为满足“两弹一星”惯性制导的急需，由钱学森先生提议我国惯性技术的奠基人林士谔先生创建了“航空陀螺及惯性导航”研究室，以此为基础发展起来的航空陀螺及惯性导航专业。学院科研实力雄厚，在先进惯性器件与系统、精密光机电测试、航天器姿态测量与控制、先进传感技术等方向上取得了一批重大成果。

天津大学

代表性院系：精密仪器与光电子学院

主要传感器相关专业：080301测控技术与仪器、080303T智能感知工程等

主要研究方向：光纤传感器等

主要研究单位：光电信息技术教育部重点实验室

天津大学精密仪器与光电子工程学院下设四个系：精密仪器工程系、光电信息工程系、光电子科学技术系、生物医学工程与科学仪器系。

建有精密测试技术及仪器国家重点实验室、光电信息技术教育部重点实验室、微光机电系统技术教育部重点实验室、天津市生物医学检测技术与仪器重点实验室、微纳制造与测量技术教育部工程研究中心、天津市微纳制造技术工程中心、天津市集成光电子技术与器件重点实验室、天津市智能化精密测量技术工程中心、天津市智能人机交互康复工程技术中心、微米/纳米科学与技术创新引智基地、光纤传感与通讯引智基地等研究基地。

哈尔滨工业大学

代表性院系：电气工程及自动化学院

主要传感器相关专业：080301测控技术与仪器、080601电气工程及其自动化等

主要研究方向：光学电流传感器等

主要研究单位：-

学院拥有“国际先进电驱动技术创新引智基地”，拥有“电驱动与电推进技术教育部重点实验室”、“储能与电力变换技术工信部重点实验室”、“可持续能源变换与控制技术省重点实验室”等省部级重点实验室6个，是“机器人技术与系统国家重点实验室”的重要组成部分，是“国家精密微特电机工程技术研究中心”的共建单位。

上海交通大学

代表性院系：电子信息与电气工程学院

主要传感器相关专业：080301测控技术与仪器、080601电气工程及其自动化、080704微电子科学与工程等

主要研究方向：MEMS技术的微惯性器件、微飞行器、微安全保证系统、微表面应力传感器、微流控生化芯片、新型传感器、光电与视觉检测、生物医学感知等

主要研究单位：微系统集成研究所、仪器科学与工程系现代传感器与光电检测研究室

微系统集成研究所研究方向涵盖控制、机械、电子、材料、生物等领域。在微惯性器件方面，研究重点为静电悬浮微陀螺、静电悬浮微加速度计以及固体模态振动微陀螺等，微表面应力传感器包括微剪切应力传感器、微脉动压力传感器等。

现代传感与光电检测研究室隶属于上海交通大学电子信息与电气工程学院仪器科学与工程系，主要致力于新型传感器、光电与视觉检测、生物医学感知等方面的科学研究，具有多项国际首创的科研成果，部分技术水平处于国际领先。

东南大学

代表性院系：电子科学与工程学院

主要传感器相关专业：080301测控技术与仪器、080704微电子科学与工程、080303T智能感知工程等

主要研究方向：MEMS传感器

主要研究单位：MEMS教育部重点实验室

东南大学依托电子科学与工程学院电子科学与技术学科，并结合工程力学、机械、材料、物理等相关优势学科，组建了MEMS研究机构。实验室是国家211工程、985工程重点建设部门，拥有具备国际先进水平的研究设施。近3年，实验室先后承担了国家重点研发计划、国家973计划、国家重大科研仪器研制、国家自然科学基金重点项目、教育部及地方政府等一大批重大科研项目，并取得一系列原创性重大成果。

重庆大学

代表性院系：光电工程学院

主要传感器相关专业：080301测控技术与仪器、080204机械电子工程等

主要研究方向：生化微系统、微能源器件与系统、微纳器件技术等

主要研究单位：微系统研究中心

重庆大学微系统研究中心是横跨光学、机械、电子、信息工程、生物化学等多学科的综合性研究中心，是国内涉足微型机电系统（MEMS）研究领域最早的单位之一，也是重庆大学“211”和“985”工程重点学科建设平台之一。中心建有新型微纳器件与系统技术国防重点学科实验室、微纳系统与新材料技术国家级国际联合研究中心、重庆市微光机电工程技术研究中心等研究基地。在MEMS领域主要开展了新型微传感器、微结构、微光学元件、微执行器、微能源、信号处理及控制电路等的一体化三维集成技术的研究，在微型传感器系统、微型分析仪器、微能源的研究方面取得了重要进展，形成了自身的特色和优势。

中北大学

代表性院系：仪器与电子学院

主要传感器相关专业：080301测控技术与仪器等

主要研究方向：微纳传感器

主要研究单位：

主要针对航空、航天、武器等领域在高温、高压、高速旋转以及高过载冲击等特殊恶劣环境下对微小型、高可靠性MEMS器件和系统集成技术的应用需求研究，研发新材料、新结构、新技术的微纳传感器件，是我国仪器仪表和微纳米技术的重要研发阵地和专业人才培养基地。拥有“电子测试技术”国家级重点实验室、“仪器科学与动态测试”教育部重点实验室、“微纳惯性传感与集成测量”教育部工程研究中心、“测试技术及仪器”国家级实验教学示范中心等众多国家、省部级重点试验室。

吉林大学

代表性院系：电子科学与工程学院

主要传感器相关专业：080301测控技术与仪器、080704微电子科学与工程等

主要研究方向：敏感功能材料及气体、湿度、压力、电化学传感器等

主要研究单位：吉林省气体传感器重点实验室、集成光电子学国家重点实验室、微纳信息材料与器件“111”创新引智基地

学院前身是吉林大学半导体系，由我国著名半导体物理学家、教育家，中国工程院院士高鼎三教授于1959年创建。学院始终面向世界前沿和国家重大需求开展科学研究，形成了以光电子学和传感器为鲜明特色的研究方向。近十年来承担国家、省部级等科研项目657项，到款科研经费4.62亿元；发表SCI检索论文2963篇，获授权中国发明专利236项，获国家自然科学二等奖1项，获省部级科技成果一等奖10项。

中国科学技术大学

代表性院系：工程科学学院、信息与智能学部

主要传感器相关专业：080301测控技术与仪器、080801自动化等

主要研究方向：MEMS传感器、量子传感技术等

主要研究单位：-

中国科学技术大学是中国科学院所属的一所以前沿科学和高新技术为主、兼有医学和特色文科的综合性全国重点大学。是国家首批实施“985工程”和“211工程”的大学之一。2017年9月，学校入选全国首批世界一流大学和世界一流学科建设高校，共有11个学科入选世界一流学科建设名单。工程科学学院-精密机械与精密仪器系、信息与智能学部-信息科学技术学院等多个院系涉及先进传感器研究。

合肥工业大学

代表性院系：电子科学与应用物理学院

主要传感器相关专业：080301测控技术与仪器等

主要研究方向：微传感器与微执行器研究、微全分析生物传感芯片系统研究、NEMS器件与传感器集成研究、微纳加工工艺与仿真研究等及柔性传感器、触觉传感器等。

主要研究单位：安徽省MEMS工程技术研究中心、敏感材料与传感技术研究所

合肥工业大学电子科学与应用物理学院的前身应用物理系成立于1980年，当时以物理教育、应用物理、半导体物理与器件等专业为基础组建而成，是国内高校中成立应用物理系较早的单位之一。MEMS工程技术研究中心主要对微传感器和微执行器所涉及的基础理论、微尺度效应、集成设计方法以及传感执行阵列等进行研究。

电子科技大学

代表性院系：自动化工程学院、电子科学与工程学院

主要传感器相关专业：080301测控技术与仪器、080704微电子科学与工程等

主要研究方向：气湿敏传感器、光电传感器、力敏传感器、柔性传感器等

主要研究单位：薄膜与集成器件国家重点实验室、光电探测与传感集成技术教育部重点实验室

电子薄膜与集成器件国家重点实验室于2006年7月经科技部批准建设，实验室紧密结合电子信息系统微小型化和单片集成的重大需求，重点围绕电子功能材料的薄膜化和电子器件的集成化开展基础、应用基础与工程应用的研究。

光电探测与传感集成技术教育部重点实验室于2008年5月由教育部批准建设，实验室主要进行光电探测与传感集成技术领域新理论、新机制、新技术的研究；具有自主创新和承担国家重大项目的能力，达到国际先进水平的设计、加工、检测研究平台。

西安交通大学

代表性院系：机械工程学院

主要传感器相关专业：080301测控技术与仪器、080704微电子科学与工程等

主要研究方向：压力传感器、加速度传感器、MEMS传感器

主要研究单位：精密工程研究所微型机械电子系统研究中心、机械制造系统工程国家重点实验室

建有“微纳制造与纳米测试技术”高等学校学科创新引智基地、“微纳制造与测试技术”国际合作联合实验室、陕西省微型机械电子系统（MEMS）研究中心、陕西省微纳传感器工程技术研究中心。研究所研究方向包括：微纳机械电子系统与微纳米测试技术、微纳制造与先进传感技术、超精密加工技术与装备、精密测量技术与仪器、生物制造与仪器等。

国防科技大学

代表性院系：智能科学学院、气象海洋学院

主要传感器相关专业：080301测控技术与仪器等

主要研究方向：MEMS传感器等

主要研究单位：

智能科学学院起源于哈尔滨军事工程学院时期的带翼式导弹自动控制、导航飞行原理射击原理与飞行试验、引爆控制以及长沙工学院时期的机械与仪器加工工艺及设备等学科专业。学院现拥有控制科学与工程、机械工程、仪器科学与技术等3个一级学科博士学位授权点，3个博士后科研流动站。近五年科研经费达十多亿元，承担了以国家自然科学基金重大研究计划集成项目、973项目为代表的基础研究项目100余项。

北京理工大学

代表性院系：机电学院

主要传感器相关专业：080301测控技术与仪器、080204机械电子工程等

主要研究方向：MEMS传感器、军用抗冲击特种传感器等

主要研究单位：-

主要从事军工、国防等抗超高冲击、面对恶劣环境的特种传感器的研究。在先进武器装备和国防关键技术研究方面已取得丰硕成果，多数成果已在国防和军队现代化建设中应用并发挥了关键作用。

大连理工大学

代表性院系：电子信息与电气工程学部

主要传感器相关专业：080301测控技术与仪器等

主要研究方向：生物传感器、半导体传感器、MEMS传感器、微气压传感器阵列集成芯片系统研究等

主要研究单位：-

学部有多个团队进行传感器研究，学部已经完成和正在承担来自国家、地方政府部门和企事业单位的重要科研项目六百余项，其中包括国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金面上项目课题等。学部近三年在国内外重要学术刊物上发表论文千余篇，获批专利400余项，软件著作权130余项，出版学术专著和教材近20部，获得科研奖励20余项。这些成果获得了显著的经济和社会效益，推动了国家和地方经济的发展。

沈阳工业大学

代表性院系：信息科学与工程学院、电气工程学院

主要传感器相关专业：080301测控技术与仪器、080601电气工程及其自动化等

主要研究方向：MEMS与集成传感器

主要研究单位：辽宁省集成电路及电子系统设计联合实验室、辽宁省MEMS传感器实验室

沈阳工业大学是一所以工为主的多科性研究应用型大学，始建于1949年，1985年由沈阳机电学院更名为沈阳工业大学，原为国家机械工业部所属院校，1998年起由中央和地方共建，以辽宁省管理为主，在“双一流”建设中被列为全省冲击国内一流大学重点建设高校。现有辽宁省一流学科4个（机械工程、仪器科学与技术、材料科学与工程、电气工程），博士后科研流动站4个（电气工程、材料科学与工程、机械工程、仪器科学与技术）

长春理工大学

代表性院系：光电工程学院

主要传感器相关专业：080301测控技术与仪器等

主要研究方向：光学传感器

主要研究单位：-

长春理工大学原名长春光学精密机械学院，1958年由中国科学院创办，是新中国第一所培养光学专门人才的高等院校，享有“中国光学英才摇篮”的美誉。光电工程学院是长春理工大学最具特色的单位之一，前身是原长春光学精密机械学院于1958年建校之初建立的光学仪器系，2002年学校更名为大学后，集合优势力量扩建组成光电工程学院。目前下设光学工程系、仪器科学与技术系、探测与信息工程系、空间光电技术研究所、航天地面模拟试验与测试技术研究所、光电测控技术研究所、光电测试分析中心等教学和科研部门。

中国计量大学

代表性院系：计量测试工程学院

主要传感器相关专业：080301测控技术与仪器、080303T智能感知工程等

主要研究方向：光学传感器

主要研究单位：-

中国计量大学是一所以计量、标准、质量、市场监管和检验检疫为办学特色的高等院校。学校前身是1978年由国家计量总局创建的杭州计量学校，1985年经教育部批准升格为中国计量学院，2016年更名为中国计量大学。中国计量大学计量测试工程学院（简称：计测学院）成立于2007年，其前身是学校1984年成立的一系，是学校最具计量特色的学院。学院“仪器科学与技术”学科是浙江省优势特色学科、浙江省重中之重学科，入选“省市共建”浙江省一流学科。在教育部第四轮学科评估中位列浙江省第一。

厦门大学

代表性院系：电子科学与技术学院（微电子学院）、航空航天学院

主要传感器相关专业：080301测控技术与仪器等

主要研究方向：微纳米材料及微纳米器件与系统的研究与应用

主要研究单位：萨本栋微米纳米科学技术研究院

厦门大学（Xiamen University），简称厦大(XMU) ，由著名爱国华侨领袖陈嘉庚先生于1921年创办, 是中国近代教育史上第一所华侨创办的大学。萨本栋微米纳米科学技术研究院，前身为萨本栋微机电研究中心，由厦门大学、萨本栋教育科研基金会和厦门市政府共同创建设立，于2002年9月在思明校区开始正式运行，2003年通过验收成为厦门市MEMS工程中心，2006年获准筹建微机电系统福建省高校重点实验室。于2010年12月更名为萨本栋微米纳米科学技术研究院，以微纳传感和新能源材料为主要研究方向。

西安电子科技大学

代表性院系：机电工程学院、微电子学院、空间科学与技术学院

主要传感器相关专业：080301测控技术与仪器等

主要研究方向：雷达、柔性传感器等

主要研究单位：

学校前身是1931年诞生于江西瑞金的中央军委无线电学校，是毛泽东等老一辈革命家亲手创建的第一所工程技术学校。1958年学校迁址西安，1966年转为地方建制，1988年定为现名。是以信息与电子学科为主，工、理、管、文多学科协调发展的全国重点大学，直属教育部，是国家“优势学科创新平台”项目和“211工程”项目重点建设高校之一、国家双创示范基地之一、首批35所示范性软件基地、首批9所示范性微电子学院、首批9所获批设立集成电路人才培养基地和首批一流网络安全学院建设示范项目的高校之一。

哈尔滨理工大学

代表性院系：测控技术与通信工程学院

主要传感器相关专业：080301测控技术与仪器等

主要研究方向：MEMS传感器、光学传感器

主要研究单位：现代传感器与微纳系统研发中心、传感器与可靠性工程研究所

哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院是原哈尔滨科技大学、哈尔滨电工学院相关专业组合而成，学院成立于1998年8月，原名仪器仪表学院，2001年初更名为测控技术与通信工程学院。

现代传感器与微纳系统研发中心基本形成了以MEMS传感器及阵列的芯片设计、仿真、制造、测试及应用技术为主要研究内容，具有MEMS传感器集成化的设计与研制、多传感器信息融合及无线传感器网络为研究特色的专业实验室。研发中心是我校测控技术与通信工程学院的“国家级测控技术及仪器实验示范中心”和“测控技术及仪器”省高校重点实验室重要组成部分之一，研发中心支撑学科为仪器科学与技术，具有一级博士点的省级重点学科。

燕山大学

代表性院系：电气工程学院

主要传感器相关专业：080301测控技术与仪器等

主要研究方向：光纤传感器

主要研究单位：-

燕山大学仪器科学与技术学科拥有“测试计量技术及仪器”河北省重点实验室、“仪器科学与技术”一级学科博士点和博士后科研流动站。本学科主要培养掌握各种物理量的检测原理与技术，研究、设计、制造相应的精密仪器与智能仪器的高层次工程技术和管理人才，就业领域广泛，可在高等院校、科研机构、技术监督以及高新技术企业等相关部门从事精密仪器设计、仪器仪表、信息处理等方面的教学、科研、开发和管理工作。燕山大学仪器科学与技术在2007年和2012年教育部组织的一级学科评估中均排名全国第15位。

哈尔滨工程大学

代表性院系：智能科学与工程学院、物理与光电工程学院

主要传感器相关专业：080301测控技术与仪器等

主要研究方向：光纤传感器

主要研究单位：-

学校前身是创建于1953年的中国人民解放军军事工程学院（“哈军工”）。1970年，以海军工程系全建制及其他系（部）部分干部教师为基础，在“哈军工”原址组建哈尔滨船舶工程学院。1994年，更名为哈尔滨工程大学。学院前身为1953年“哈军工”海军工程系的海道测量与领航设备教研室和舰船电气设备教研室，1970年成立自动控制系，1998年成立自动化学院，2020年更名为智能科学与工程学院。

南京航空航天大学

代表性院系：自动化学院

主要传感器相关专业：080301测控技术与仪器等

主要研究方向：航空仪表及传感器

主要研究单位：-

南京航空航天大学自动化学院成立于1952年建校初期，前身由航空仪表制造、飞机电气设备安装与测试两个专科组成，发展成为一个在自动控制、导航制导、电气和电机、测试与仪表等领域具有广泛影响的多学科的教学、科研群体。2000年10月，学校进行新的校院系体制改革，成立了自动化学院。学院现设四系一所两中心：自动控制系、电气工程系、测试工程系、生物医学工程系、飞行控制研究所以及电子技术中心、电工技术中心。测控技术与仪器专业是江苏省特色本科专业。

南京理工大学

代表性院系：机械工程学院

主要传感器相关专业：080301测控技术与仪器等

主要研究方向：MEMS传感器

主要研究单位：压电材料与器件实验室、高维信息智能感知与系统教育部重点实验室

南京理工大学是隶属于工业和信息化部的全国重点大学，机械工程学院由原一系、二系和五系组建发展而成，与学校同历史，是学校规模最大、整体实力最雄厚的学院。测控技术与仪器专业是江苏省品牌专业，具有一级学科博士点授予权，专业集成了电子、计算机、控制工程、精密机械和光学等多学科的技术内涵，教学实践中充分体现多学科技术在精密仪器及测控系统中的综合应用，突出仪器科学与其他学科相辅相承的依存关系，着力培养掌握多学科技术并能服务于多领域的复合型人才。

桂林电子科技大学

代表性院系：电子工程与自动化学院

主要传感器相关专业：080301测控技术与仪器等

主要研究方向：-

主要研究单位：-

桂林电子科技大学始建于1960年，1980年经国务院批准成立桂林电子工业学院，2006年更名为桂林电子科技大学。电子工程与自动化学院拥有仪器科学与技术一级学科博士点，入选广西一流学科；仪器科学与技术博士后科研流动站；仪器科学与技术、控制科学与工程两个一级学科硕士点；仪器科学与技术、控制科学与工程两个学科是广西高校重点学科；拥有测控技术与仪器、自动化、智能感知工程、智能装备与系统4个本科专业，其中测控技术与仪器、自动化2个专业为国家级一流本科建设点专业。

西北工业大学

代表性院系：物理科学与技术学院、机电学院

主要传感器相关专业：080301测控技术与仪器等

主要研究方向：MEMS集成设计、微惯性器件、基于MEMS的封装研究、光纤传感器与传感技术等

主要研究单位：物理科学与技术学院陕西省光信息技术重点实验室

陕西省光信息技术重点实验室组建于2005年5月，以现代光学、精密仪器、电子及计算机技术为基础，面向国家战略需求和陕西省科技与经济发展需求，主要研究光信息的获取、调制、传输、处理、显示等的新机制和新技术，及其在现代信息技术和国防高科技领域中的应用。实验室定位于国际前沿性基础和应用基础研究，为我国光信息科学与技术的发展提供前瞻性研究成果并培养高层次科技人才。

机电学院拥有机械基础国家级教学基地和现代设计与集成制造教育部重点实验室、陕西省微纳米系统实验室，是西南地区首屈一指的微机电系统制造平台。

西安理工大学

代表性院系：机械与精密仪器工程学院、自动化与信息工程学院

主要传感器相关专业：080301测控技术与仪器等

主要研究方向：

主要研究单位：-

西安理工大学是中央与地方共建，陕西省重点建设的高水平大学，是国家中西部高等教育振兴计划——中西部高校基础能力建设工程实施院校，陕西省“国内一流大学建设高校”。机械与精密仪器工程学院是在1958年成立的机床、工具、量仪等本科专业的基础上发展起来的具有悠久办学历史和光荣传统的办学单位，专业源于1949年的国立北京高级工业职业学校。目前设有机械设计制造及其自动化、测控技术与仪器、车辆工程、光电信息科学与工程、工业工程、智能制造工程6个本科专业，其中机械设计制造及其自动化和测控技术与仪器2个专业被授予陕西省名牌专业、国家级特色专业、国家一流专业。

附全国38所院校设置智能感知工程本科专业全名单：

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序号

专业名称

学校名称

所在省份

1

智能感知工程

北京航空航天大学

北京

2

智能感知工程

北京理工大学

北京

3

智能感知工程

北京科技大学

北京

4

智能感知工程

北京信息科技大学

北京

5

智能感知工程

天津大学

天津

6

智能感知工程

燕山大学

河北

7

智能感知工程

中北大学

山西

8

智能感知工程

太原理工大学

山西

9

智能感知工程

山西工学院

山西

10

智能感知工程

吉林大学

吉林

11

智能感知工程

长春理工大学

吉林

12

智能感知工程

长春电子科技学院

吉林

13

智能感知工程

哈尔滨工业大学

黑龙江

14

智能感知工程

上海交通大学

上海

15

智能感知工程

东南大学

江苏

16

智能感知工程

江苏科技大学

江苏

17

智能感知工程

南京理工大学紫金学院

江苏

18

智能感知工程

南京航空航天大学金城学院

江苏

19

智能感知工程

中国计量大学

浙江

20

智能感知工程

浙江水利水电学院

浙江

21

智能感知工程

合肥工业大学

安徽

22

智能感知工程

安徽工业大学

安徽

23

智能感知工程

江西科技师范大学

江西

24

智能感知工程

中国石油大学（华东）

山东

25

智能感知工程

南阳师范学院

河南

26

智能感知工程

黄河科技学院

河南

27

智能感知工程

广东工业大学

广东

28

智能感知工程

深圳技术大学

广东

29

智能感知工程

桂林电子科技大学

广西

30

智能感知工程

重庆大学

重庆

31

智能感知工程

西南石油大学

四川

32

智能感知工程

西安文理学院

陕西

33

智能感知工程

南昌工学院

江西

34

智能感知工程

曲阜师范大学

山东

35

智能感知工程

南阳理工学院

河南

36

智能感知工程

湖北大学

湖北

37

智能感知工程

广东技术师范大学

广东

38

智能感知工程

西安邮电大学

陕西

附教育部全国第四轮学科评估-仪器科学与技术入选全名单

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