Allikas: Unsplash
Andur on roboti vaade välismaailmale. Robotid kasutavad andureid, et mõista ja mõõta ümbritsevate objektide geomeetrilisi ja füüsilisi omadusi. Robotid, eriti autonoomsed robotid, nõuavad oskust ümbritsevat tajuda.
Sise- ja välisandurid on kahte tüüpi andureid, mida tavaliselt kasutatakse. Robootika sisemised andurid annavad muuhulgas teavet roboti kohta, näiteks kus see asub, kui kiiresti see liigub ja kuidas see kiirendab. Robootika välised andurid koguvad andmeid välismaailmast, sealhulgas teavet, näiteks kontaktpunkti kohta hüdrauliline robotkäsi ja toode, mille kallal see töötab.
Robootikas on erinevat tüüpi andureid, mille hulgast valida, ning me käsitleme paljude nende omadusi, samuti seda, miks ja kus neid kasutatakse.
Valgusandurid
Allikas: Unsplash
A valgussensor robootikas kasutatakse valguse tuvastamiseks ja pinge erinevuse tekitamiseks. Arvutiga juhitav kaamera roboti nägemine süsteem võimaldab robotil oma tegevusi vaadata ja vastavalt kohandada. Fototakistid ja fotogalvaanilised elemendid on kaks robotites kõige enam kasutatavat valgusandurit. Fototorusid, fototransistore, CCD-sid ja muid valgusandureid kasutatakse harva.
Fototakisti on omamoodi takisti, mille takistus muutub, kui valguse hulk sellele paistab; rohkem valgust tähendab vähem takistust ja vähem valgust tähendab suuremat takistust. Neid on lihtne valgusest sõltuvasse robootikasse integreerida.
Päikese fotogalvaanilised elemendid muudavad päikesevalguse elektriks. See on eriti kasulik päikeseroboti arendamiseks. Kuigi fotogalvaanilist elementi võib pidada energiaallikaks, saab selle transistoride ja kondensaatorite abil ka anduriks muuta.
2D- ja 3D-nägemine: kahemõõtmeline arvutipilt on tasane, skaleeritud pikkuse ja laiuse, kuid mitte kõrguse arvutamiseks. Kuigi elementide asukoht ja asend on erinevad, võimaldab kolmemõõtmeline nägemine robotil määrata tõhusamalt käsitletava osa orientatsiooni. Robotkätt võib monteerimise ajal täpselt juhtida 3D-nägemissüsteem ja robotkäsi võib pakkuda oluliseks koostu kontrollimiseks erinevaid vaatenurki.
Heli andurid
Allikas: Unsplash
Heliandurid robootikas töötavad sarnaselt mikrofonidega, kuid tavaliselt on need ühendatud ahelatega, mis hindavad helide amplituudi läviväärtuseni ja annavad tulemuse robotile teada. Müra muutub amplituudi suurenedes valjemaks.
See võib olla kasulik metsloomi uurivale robotile; valju müra tuvastamine ja järgimine võib olla üks andmepunkte, mida kasutatakse metsloomade asukoha määramiseks. Hääletuvastuse heliandur, mis reageerib kasutaja öeldud käsklustele, on keerulisem rakendus.
Põhirobotit saab programmeerida liikuma helisid kuulates. Mõelge robotile, mis teeb ühe plaksu paremale ja kaks plaksutab vasakule. Nii kõne- kui ka hääletuvastust saab keerukates robotites teha sama mikrofoni abil. Heliandureid on keerulisem rakendada kui valgusandureid, kuna need tekitavad väga väikese pingeerinevuse, mida tuleb märgatava pingemuutuse tekitamiseks võimendada.
Läheduse andurid
Allikas: Unsplash
A lähedusandur robootikas suudab tuvastada lähedalasuva objekti ilma füüsilist puudutust nõudmata. Saatja saadab elektromagnetkiirgust enda kõrval asuvasse andurisse ning vastuvõtja võtab vastu ja analüüsib katkestuse tagasiside signaali. Selle tulemusel saab piirkonnas vastuvõetava valguse hulga abil kindlaks teha, kas naaberobjekte on või mitte. Roboti jaoks pakuvad andurid kokkupõrke vältimise lähenemisviisi.
Lähedusandureid on palju erinevaid, kuid robotites kasutatakse tavaliselt vaid mõnda.
Infrapuna (IR) transiiver: kui takistus on tuvastatud, saadab IR LED valguskiire, mis peegeldab infrapuna vastuvõtja poolt vastuvõetud valgust.
Ultraheli andur: need andurid tekitavad kõrgsageduslikke helilaineid ja salvestatud kaja näitab, et objekt on häiritud. Ultraheliandureid saab kasutada ka kauguste mõõtmiseks.
Fototakisti: kuigi fototakisti on valgusandur, saab seda kasutada ka lähedussensorina. Kui objekt läheneb andurile, muutub valguse hulk, mis põhjustab fotoresistori takistuse muutumist. See on midagi, mida saab tuvastada ja sellega tegeleda.
Puutetundlikud andurid
Allikas: Unsplash
Puuteandur on seade, mis määrab, kas objekt on kontaktis või mitte. Puuteandur võimaldab robotil "puudutada ja katsuda" tavalisi objekte, nagu trepireelingud ja valgustus, mis tuhmuvad või heledamaks muutuvad alusele vajutades. Neid andureid kasutatakse rakenduste jälgimiseks ja keskkonnaga õrnalt suhtlemiseks. See on jagatud kahte kategooriasse: puute- ja jõuandurid.
Puudutage valikut Andurid
Puuteandurid robootikas, tuntud ka kui kontaktandurid, on seadmed, mis suudavad tuvastada ja tajuda anduri või objekti puudutust. Sageli kasutatakse mikrolüliteid, piirlüliteid ja muid väikeseid seadmeid. Enamikku neist anduritest kasutavad takistuste vältimiseks robotid. Kui need andurid tuvastavad takistuse, antakse robotile ülesanne, mida saab ümber pöörata, keerata, sisse lülitada, peatada jne.
Jõuandurid
Robootikas kasutatavaid jõuandureid kasutatakse roboti erinevates funktsioonides, nagu masina peale- ja mahalaadimine, materjalihaldus jne, seotud jõudude arvutamiseks. See andur parandab ka tõrkeotsingu kokkupanekuprotsessi. Jõu pöördemomendi andur annab robotkäed monteerimisülesande täitmise tunne; jaoks kasutatakse sisemisi olekuandureid lõppefektori mõõtmine.
Temperatuuriandurid
Allikas: Pinterest
Temperatuuriandurid robootikas mõõta soojuse/temperatuuri muutusi keskkonnas, kus neid kasutatakse. See töötab pinge erinevuse muutuse kontseptsioonil temperatuurimuutuse korral; see pingemuutus tagab ümbritseva ala samaväärse temperatuuri. Õhutemperatuur, pinnatemperatuur ja sukeldustemperatuur on kõik temperatuurianduri rakendused.
Navigeerimis- ja positsioneerimisandurid
Allikas: Pinterest
Roboti positsioneerimise hindamiseks kasutatakse positsioneerimisandureid robootikas. GPS on kõige levinum positsioneerimisandur (Global Positioning System). Meie planeedi ümber tiirlevad satelliidid saadavad välja signaale, mida robotvastuvõtja võtab ja töötleb. Arvutage analüüsitud andmete põhjal roboti ligikaudne asukoht ja kiirus. Kolm levinumat navigatsiooniandurit on järgmised:
GPS
Globaalne positsioneerimissüsteem (GPS) on kõige laialdasemalt kasutatav positsioneerimisandur. Meie planeedi ümber tiirlevad satelliidid saadavad välja signaale, mida roboti vastuvõtja korjab ja töötleb. Töödeldud andmeid saab kasutada roboti ligikaudse asukoha ja kiiruse arvutamiseks.
Need GPS-süsteemid on õues töötavatele robotitele uskumatult kasulikud, kuid siseruumides on need ebaefektiivsed. Need on ka praegu veidi kallid, kuid kui nende hinnad langevad, näete peagi enamikku GPS-mooduliga varustatud roboteid.
Digitaalne magnetkompass
Sarnaselt kaasaskantava magnetkompassiga kasutab digitaalne magnetkompass suunamõõtmiste tegemiseks Maa magnetvälja, suunates teie robotit sihtmärgini jõudmiseks sobivas suunas. Need andurid on odavamad kui GPS-moodulid, kuid kui vajate nii asukoha tagasisidet kui ka navigeerimist, tuleks koos GPS-mooduliga kasutada kompassi.
lokaliseerimine
Roboti asukoha autonoomne kindlaksmääramise ülesanne keerulises keskkonnas on tuntud kui lokaliseerimine. Asukoha määramiseks kasutatakse väliseid elemente, mida nimetatakse maamärkideks, mis võivad olla kas sihipäraselt paigutatud või looduslikud orientiirid. Esimeses faasis pannakse roboti ümber kunstlikud markerid või majakad ning roboti andur salvestab need signaalid, et tuvastada selle täpne asukoht.
Kiirendusandurid
Allikas: Pinterest
Kiirendusandurid robootikas on seadmed, mis mõõdavad roboti kiirendust ja kallet. Kiirendusmõõtur seda mõjutavad kahte tüüpi jõud:
Staatiline jõud – jõud, mis eksisteerib mis tahes kahe objekti vahel. Saame määrata, kui palju robot kaldub, tuvastades selle gravitatsiooni. See parameeter on kasulik robotite tasakaalustamiseks või selle hindamiseks, kas robot liigub üles- või allamäge.
Dünaamiline jõud – kiirus, millega objekti tuleb liigutada. Kiirus/kiirus, millega robot liigub, määratakse dünaamilise jõu mõõtmise teel kiirendusmõõturiga.
Muud robotandurid
Allikas: Unsplash
Praegu on saadaval sadu andureid, mis tajuvad praktiliselt kõike, mida võite ette kujutada, ja neid kõiki on peaaegu raske loetleda. Lisaks ülalloetletutele on konkreetsetes rakendustes kasutatud ka mitmesuguseid muid andureid. Kaaluge järgmisi tingimusi:
Õhuniiskuse määramiseks kasutatakse niiskusandureid. Niiskuse sisaldus
Gaasiandurid on loodud konkreetsete gaaside tuvastamiseks.
Potentsiomeetrid on väga mitmekülgsed ja neid saab kasutada paljudes rakendustes.
Magnetväljaandurid mõõdavad neid ümbritseva magnetvälja tugevust
Järeldus
Paari fototakisti või infrapunaanduri abil saab teha lihtsa takistuste vältimise roboti. Mida keerulisemaks teie robot muutub, seda rohkem andureid sellel on. Ühe toimingu puhul võib olla vaja kasutada mitu anduritvõi ühe anduriga saab teha mitut tööd.
Ülesande saab mõnikord lõpule viia mõne olemasoleva anduri abil. Vastavalt saadavusele, taskukohasusele ja kasutusmugavusele valige ideaalne andur. Samas on ka võimalus osta a anduriga robotkäsi tootja poolt selle külge kinnitatud. See säästab ideaalselt üksteisest sõltumatu ostmise kulusid.