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Un sensor es la visión que tiene un robot del mundo exterior. Los robots utilizan sensores para comprender y medir las características geométricas y físicas de los objetos de su entorno. Los robots, especialmente los autónomos, requieren la capacidad de detectar su entorno.
Los sensores internos y exteriores son los dos tipos de sensores que se utilizan comúnmente. Los sensores internos en robótica proporcionan información sobre el robot, como dónde está, qué tan rápido va y cómo acelera, entre otras cosas. Los sensores externos en robótica recopilan datos del mundo exterior, incluida información como el punto de contacto entre un brazo robótico hidráulico y el producto en el que está trabajando.
Hay diferentes tipos de sensores en robótica para elegir, y repasaremos las propiedades de varios de ellos, además de por qué y dónde se emplean.
Sensores de luz
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A sensor de luz en robótica Se utiliza para detectar luz y crear un diferencial de voltaje. Una cámara controlada por computadora en el visión robótica El sistema permite al robot ver y adaptar sus acciones en consecuencia. Los fotorresistores y las células fotovoltaicas son los dos sensores de luz más utilizados en robots. Rara vez se emplean fototubos, fototransistores, CCD y otros sensores de luz.
Un fotorresistor es un tipo de resistencia cuya resistencia cambia según la cantidad de luz que incide sobre él: más luz significa menos resistencia y menos luz significa más resistencia. Son fáciles de integrar en la robótica dependiente de la luz.
Las células solares fotovoltaicas convierten la luz solar en electricidad, lo que resulta especialmente útil para el desarrollo de un robot solar. Si bien una célula fotovoltaica puede considerarse una fuente de energía, también puede convertirse en un sensor mediante el uso de transistores y condensadores.
Visión 2D y 3D: una imagen bidimensional de visión por computadora es plana, escalada para calcular el largo y el ancho, pero no la altura. Aunque la ubicación y posición de los elementos varían, la visión tridimensional permite a un robot determinar la orientación de una pieza que debe manipularse de forma más eficaz. Un sistema de visión 3D puede guiar con precisión un brazo robótico durante el montaje, y un brazo robótico puede proporcionar varios ángulos de visión para una inspección importante del montaje.
Sensores de sonido
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Sensores de sonido en robótica. funcionan de manera similar a los micrófonos, pero generalmente están conectados a circuitos que evalúan la amplitud de los sonidos hasta un valor umbral e informan el resultado al robot. El ruido se vuelve más fuerte a medida que aumenta la amplitud.
Esto podría resultar útil para un robot que estudie la vida silvestre; detectar y seguir ruidos fuertes podría ser uno de los puntos de datos utilizados para localizar la vida silvestre. Un sensor de sonido para reconocimiento de voz, que responde a comandos pronunciados por un usuario, es una aplicación más complicada.
Se puede programar un robot básico para que viaje escuchando sonidos. Considere un robot que da una palmada a la derecha y dos a la izquierda. Tanto el reconocimiento de voz como el de voz se pueden realizar utilizando el mismo micrófono en robots complejos. Los sensores de sonido son más difíciles de implementar que los sensores de luz, ya que producen una diferencia de voltaje muy pequeña que debe amplificarse para producir un cambio de voltaje discernible.
Sensores de proximidad
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A sensor de proximidad en robótica Puede detectar un objeto cercano sin necesidad de contacto físico. El transmisor envía radiación electromagnética al sensor que se encuentra junto a él y el receptor recibe y analiza la señal de retroalimentación de interrupción. Como resultado, la cantidad de luz recibida en el área se puede utilizar para determinar si hay objetos vecinos presentes o no. Para el robot, los sensores proporcionan un método para evitar colisiones.
Hay muchos tipos diferentes de sensores de proximidad, pero sólo unos pocos se emplean habitualmente en robots.
Transceptor de infrarrojos (IR): una vez que se detecta un obstáculo, un LED IR envía un haz de luz IR que refleja la luz recibida por un receptor IR.
Sensor de ultrasonidos: estos sensores producen ondas sonoras de alta frecuencia y el eco registrado indica que un objeto ha sido desgarrado. Los sensores de ultrasonidos también se pueden utilizar para medir distancias.
Fotorresistencia: aunque una fotorresistencia es un sensor de luz, también se puede utilizar como sensor de proximidad. Cuando un objeto se acerca al sensor, la cantidad de luz cambia, lo que hace que la resistencia de la fotorresistencia se altere. Esto es algo que se puede detectar y solucionar.
Sensores táctiles
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Un sensor táctil es un dispositivo que determina si un objeto está en contacto o no. Un sensor táctil permite al robot "tocar y sentir" objetos comunes como barandillas de escaleras e iluminación que se atenúan o iluminan al presionar la base. Estos sensores se utilizan para monitorear aplicaciones e interactuar con el entorno de manera suave. Se divide en dos categorías: sensores táctiles y de fuerza.
Sensores táctiles
Los sensores táctiles en robótica, también conocidos como sensores de contacto, son dispositivos que pueden detectar y sentir el toque de un sensor u objeto. A menudo se utilizan microinterruptores, interruptores de límite y otros dispositivos pequeños. La mayoría de estos sensores son empleados por robots para evitar obstáculos. Cuando estos sensores detectan una obstrucción, al robot se le asigna una tarea que puede revertirse, girarse, encenderse, detenerse, etc.
Sensor de fuerza
Los sensores de fuerza en robótica se utilizan para calcular las fuerzas involucradas en las diversas funciones de un robot, como la carga y descarga de máquinas, la gestión de materiales, etc. Este sensor también mejorará el proceso de ensamblaje para la resolución de problemas. Un sensor de fuerza y par proporciona la brazos robóticos la sensación de completar una tarea de montaje; Los sensores de estado internos se utilizan para midiendo el efector final.
Sensores de temperatura
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Sensores de temperatura en robótica. medir los cambios de calor/temperatura en el ambiente donde se emplean. Trabaja sobre el concepto de cambio de diferencial de voltaje para un cambio de temperatura; este cambio de voltaje proporciona la temperatura equivalente del área circundante. La temperatura del aire, la temperatura de la superficie y la temperatura de inmersión son todas aplicaciones para la detección de temperatura.
Sensores de navegación y posicionamiento
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Los sensores de posicionamiento en robótica se utilizan para estimar el posicionamiento del robot. Un GPS es el sensor de posicionamiento más común (Sistema de Posicionamiento Global). Los satélites que orbitan alrededor de nuestro planeta envían señales que son captadas y procesadas por un receptor robótico. Calcule la posición y velocidad aproximadas de un robot utilizando los datos analizados. Los tres sensores de navegación más comunes incluyen;
GPS
El Sistema de Posicionamiento Global (GPS) es el sensor de posicionamiento más utilizado. Los satélites que orbitan alrededor de nuestro planeta envían señales que son captadas y procesadas por el receptor de un robot. Los datos procesados se pueden utilizar para calcular la posición y velocidad aproximadas de un robot.
Estos Sistemas GPS Son increíblemente útiles para los robots en exteriores, pero son ineficaces en interiores. También son un poco caros en este momento, pero si bajan, pronto verás la mayoría de los robots equipados con un módulo GPS.
Brújula magnética digital
Similar a una brújula magnética portátil, la brújula magnética digital utiliza el campo magnético de la tierra para producir mediciones direccionales, guiando a su robot en la dirección adecuada para alcanzar su objetivo. Estos sensores son menos costosos que los módulos GPS; sin embargo, si necesita información de posición y navegación, se debe utilizar una brújula junto con un módulo GPS.
aplicaciones móviles
La tarea de determinar de forma autónoma la ubicación de un robot en un entorno complejo se conoce como localización. Para determinar la ubicación se utilizan elementos externos llamados puntos de referencia, que pueden ser colocados intencionalmente o como puntos de referencia naturales. En la primera fase se colocan marcadores o balizas artificiales alrededor del robot y el sensor del robot registra estas señales para identificar su ubicación exacta.
Sensores de aceleración
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Los sensores de aceleración en robótica son dispositivos que miden la aceleración y la inclinación del robot. Un acelerómetro se ve afectado por dos tipos de fuerzas:
La fuerza estática: la fuerza que existe entre dos objetos cualesquiera. Podemos determinar cuánto se inclina el robot detectando su gravedad. Este parámetro es útil para equilibrar robots o evaluar si un robot va cuesta arriba o cuesta abajo.
Fuerza dinámica: la velocidad con la que se debe mover un objeto. La velocidad a la que viaja un robot se determina midiendo la fuerza dinámica con un acelerómetro.
Otros sensores robóticos
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Hay cientos de sensores disponibles ahora que pueden detectar prácticamente cualquier cosa que puedas imaginar, y es casi difícil enumerarlos todos. Además de los enumerados anteriormente, existe una variedad de otros sensores que se utilizan para aplicaciones específicas. Considere las siguientes condiciones:
Los sensores de humedad se utilizan para determinar la cantidad de humedad en el aire. Contenido de humedad
Los sensores de gas están diseñados para detectar gases específicos.
Los potenciómetros son extremadamente versátiles y se pueden utilizar en una amplia gama de aplicaciones.
Los sensores de campo magnético miden la fuerza del campo magnético que los rodea
Conclusión
Se pueden utilizar un par de fotorresistores o un sensor de infrarrojos para crear un robot sencillo para evitar obstáculos. Cuanto más complicado se vuelva tu robot, más sensores tendrá. Una sola operación puede requerir el uso de múltiples sensores, o se pueden realizar varios trabajos con un solo sensor.
A veces, una tarea se puede completar utilizando cualquiera de los diversos sensores disponibles. Según la disponibilidad, la asequibilidad y la conveniencia de uso, elija el sensor ideal. Sin embargo, también existe la opción de comprar un brazo robótico con sensor adjuntado por el fabricante. Idealmente, esto le ahorra el costo de comprar cada uno independientemente del otro.