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Un capteur est la vision qu’a un robot du monde extérieur. Les robots utilisent des capteurs pour comprendre et mesurer les caractéristiques géométriques et physiques des objets dans leur environnement. Les robots, en particulier les robots autonomes, nécessitent la capacité de détecter leur environnement.
Les capteurs internes et extérieurs sont les deux types de capteurs couramment utilisés. Les capteurs internes de la robotique fournissent des informations sur le robot, comme par exemple où il se trouve, à quelle vitesse il va et comment il accélère, entre autres. Les capteurs externes en robotique collectent des données du monde extérieur, notamment des informations telles que le point de contact entre un bras robotique hydraulique et le produit sur lequel il travaille.
Il existe différents types de capteurs en robotique parmi lesquels choisir, et nous passerons en revue les propriétés de plusieurs d’entre eux, ainsi que pourquoi et où ils sont utilisés.
Capteurs de lumière
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A capteur de lumière en robotique est utilisé pour détecter la lumière et créer un différentiel de tension. Une caméra contrôlée par ordinateur dans le vision robotique Le système permet au robot de visualiser et d'adapter ses actions en conséquence. Les photorésistances et les cellules photovoltaïques sont les deux capteurs de lumière les plus utilisés dans les robots. Les phototubes, phototransistors, CCD et autres capteurs de lumière sont rarement utilisés.
Une photorésistance est une sorte de résistance dont la valeur varie en fonction de la quantité de lumière qui l'éclaire ; plus de lumière signifie moins de résistance, et moins de lumière signifie plus de résistance. Elles sont simples à intégrer dans la robotique dépendante de la lumière.
Les cellules photovoltaïques solaires transforment la lumière du soleil en électricité. Cela est particulièrement utile pour développer un robot solaire. Si une cellule photovoltaïque peut être considérée comme une source d'énergie, elle peut également être convertie en capteur à l'aide de transistors et de condensateurs.
Vision 2D et 3D : une image de vision par ordinateur bidimensionnelle est plate, mise à l'échelle pour calculer la longueur et la largeur, mais pas la hauteur. Même si l'emplacement et la position des éléments varient, la vision tridimensionnelle permet à un robot de déterminer l'orientation d'une pièce qui doit être manipulée plus efficacement. Un bras robotique peut être guidé avec précision par un système de vision 3D pendant l'assemblage, et un bras robotique peut fournir différents angles de vision pour une inspection importante de l'assemblage.
Capteurs sonores
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Capteurs sonores en robotique fonctionnent de la même manière que les microphones, mais ils sont généralement connectés à des circuits qui évaluent l’amplitude des sons jusqu’à une valeur seuil et rapportent le résultat au robot. Le bruit devient plus fort à mesure que l'amplitude augmente.
Cela pourrait être utile pour un robot qui étudie la faune ; la détection et le suivi des bruits forts pourraient être l’un des points de données utilisés pour localiser la faune. Un capteur sonore pour la reconnaissance vocale, qui répond aux commandes prononcées par un utilisateur, est une application plus compliquée.
Un robot de base peut être programmé pour voyager en écoutant des sons. Considérons un robot qui applaudit une fois vers la droite et deux fois vers la gauche. La reconnaissance vocale et vocale peut être effectuée à l’aide du même microphone dans des robots complexes. Les capteurs sonores sont plus difficiles à mettre en œuvre que les capteurs lumineux car ils produisent une très petite différence de tension qui doit être amplifiée pour produire un changement de tension perceptible.
Capteurs de proximité
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A capteur de proximité en robotique peut détecter un objet à proximité sans nécessiter de contact physique. L'émetteur envoie un rayonnement électromagnétique au capteur situé à côté, et le récepteur reçoit et analyse le signal de retour d'interruption. En conséquence, la quantité de lumière reçue dans la zone peut être utilisée pour déterminer si des objets voisins sont présents ou non. Pour le robot, les capteurs permettent d'éviter les collisions.
Il existe de nombreux types de capteurs de proximité, mais seuls quelques-uns sont couramment utilisés dans les robots.
Émetteur-récepteur infrarouge (IR) : une fois qu'un obstacle est détecté, une LED IR envoie un faisceau de lumière IR qui reflète la lumière reçue par un récepteur IR.
Capteur à ultrasons : ces capteurs produisent des ondes sonores à haute fréquence et l'écho enregistré indique qu'un objet a été perturbé. Les capteurs à ultrasons peuvent également être utilisés pour mesurer les distances.
Photorésistance : Bien qu'une photorésistance soit un capteur de lumière, elle peut également être utilisée comme capteur de proximité. Lorsqu'un objet s'approche du capteur, la quantité de lumière change, ce qui entraîne une modification de la résistance de la photorésistance. C'est un problème qui peut être détecté et traité.
Capteurs tactiles
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Un capteur tactile est un appareil qui détermine si un objet est en contact ou non. Un capteur tactile permet au robot de « toucher et sentir » des objets courants comme des rampes d'escalier et des éclairages qui s'atténuent ou s'éclaircissent en appuyant sur la base. Ces capteurs sont utilisés pour surveiller les applications et interagir avec l’environnement de manière douce. Il est divisé en deux catégories : capteurs tactiles et capteurs de force.
Capteurs tactiles
Les capteurs tactiles en robotique, également appelés capteurs de contact, sont des dispositifs capables de détecter et de détecter le toucher d'un capteur ou d'un objet. Des micro-interrupteurs, des interrupteurs de fin de course et d'autres petits appareils sont souvent utilisés. La majorité de ces capteurs sont utilisés par des robots pour éviter les obstacles. Lorsque ces capteurs détectent une obstruction, le robot se voit confier une tâche qui peut être inversée, allumée, allumée, arrêtée, etc.
Capteur de force
Les capteurs de force en robotique sont utilisés pour calculer les forces impliquées dans les différentes fonctions d’un robot, telles que le chargement et le déchargement d’une machine, la gestion du matériel, etc. Ce capteur améliorera également le processus d'assemblage pour le dépannage. Un capteur de couple force donne le bras robotiques la sensation d'accomplir une tâche d'assemblage ; des capteurs d'état internes sont utilisés pour mesurer l'effecteur final.
Capteurs de température
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Capteurs de température en robotique mesurer les changements de chaleur/température dans l’environnement où ils sont employés. Il fonctionne sur le concept d'un changement différentiel de tension pour un changement de température ; ce changement de tension fournit la température équivalente de la zone environnante. La température de l'air, la température de surface et la température d'immersion sont toutes des applications pour la détection de température.
Capteurs de navigation et de positionnement
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Les capteurs de positionnement en robotique sont utilisés pour estimer le positionnement du robot. Un GPS est le capteur de positionnement le plus courant (Global Positioning System). Les satellites en orbite autour de notre planète envoient des signaux qui sont captés et traités par un robot récepteur. Calculez la position et la vitesse approximatives d’un robot à l’aide des données analysées. Les trois capteurs de navigation les plus courants comprennent :
GPS
Le système de positionnement global (GPS) est le capteur de positionnement le plus utilisé. Les satellites en orbite autour de notre planète envoient des signaux qui sont captés et traités par le récepteur d’un robot. Les données traitées peuvent être utilisées pour calculer la position et la vitesse approximatives d’un robot.
Ces Systèmes GPS sont incroyablement utiles pour les robots en extérieur, mais ils sont inefficaces à l’intérieur. Ils sont également un peu chers en ce moment, mais si leurs prix baissent, vous verrez bientôt la plupart des robots équipés d’un module GPS.
Compas magnétique numérique
Semblable à un compas magnétique portable, le compas magnétique numérique utilise le champ magnétique terrestre pour produire des mesures directionnelles, guidant votre robot dans la direction appropriée pour atteindre sa cible. Ces capteurs sont moins chers que les modules GPS, mais si vous avez besoin à la fois d'un retour de position et d'une navigation, une boussole doit être utilisée conjointement avec un module GPS.
Localisation
La tâche consistant à déterminer de manière autonome l'emplacement d'un robot dans un environnement complexe est connue sous le nom de localisation. Des éléments externes appelés points de repère, qui peuvent être soit placés à dessein, soit des points de repère naturels, sont utilisés pour déterminer l'emplacement. Des marqueurs artificiels ou des balises sont placés autour du robot dans un premier temps, et le capteur du robot enregistre ces signaux pour identifier son emplacement exact.
Capteurs d'accélération
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Les capteurs d'accélération en robotique sont des dispositifs qui mesurent l'accélération et l'inclinaison du robot. Un accéléromètre est affecté par deux types de forces :
La force statique – la force qui existe entre deux objets quelconques. Nous pouvons déterminer l’inclinaison du robot en détectant sa gravité. Ce paramètre est utile pour équilibrer les robots ou évaluer si un robot monte ou descend.
Force dynamique – La vitesse à laquelle un objet doit être déplacé. La vitesse/vitesse à laquelle un robot se déplace est déterminée en mesurant la force dynamique avec un accéléromètre.
Autres capteurs robotiques
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Il existe désormais des centaines de capteurs capables de détecter pratiquement tout ce que vous pouvez imaginer, et il est presque difficile de tous les énumérer. Outre ceux répertoriés ci-dessus, il existe une variété d’autres capteurs utilisés pour des applications spécifiques. Considérez les conditions suivantes :
Les capteurs d'humidité sont utilisés pour déterminer la quantité d'humidité dans l'air. Teneur en humidité
Les capteurs de gaz sont conçus pour détecter des gaz spécifiques.
Les potentiomètres sont extrêmement polyvalents et peuvent être utilisés dans une large gamme d'applications.
Les capteurs de champ magnétique mesurent la force du champ magnétique qui les entoure
Conclusion
Quelques photorésistances ou un capteur infrarouge peuvent être utilisés pour créer un simple robot évitant les obstacles. Plus votre robot devient compliqué, plus il disposera de capteurs. Une seule opération peut nécessiter l'utilisation de plusieurs capteurs, ou plusieurs tâches peuvent être accomplies avec un seul capteur.
Une tâche peut parfois être accomplie à l’aide de l’un des nombreux capteurs disponibles. En fonction de la disponibilité, du prix abordable et de la commodité d'utilisation, choisissez le capteur idéal. Cependant, il existe également la possibilité d'acheter un bras robotique avec capteur fixé par le fabricant. Idéalement, cela vous permet d’économiser le coût d’achat de chacun indépendamment de l’autre.