Forrás: Unsplash
A szenzor egy robot képe a külvilágról. A robotok érzékelőket használnak a környezetükben lévő tárgyak geometriai és fizikai jellemzőinek megértésére és mérésére. A robotoknak, különösen az autonóm robotoknak, szükségük van arra, hogy érzékeljék környezetüket.
A belső és a külső szenzorok a két általánosan használt érzékelőtípus. A robotikában a belső szenzorok információt adnak a robotról, például arról, hogy hol van, milyen gyorsan halad, és egyebek mellett hogyan gyorsul. A robotikában a külső érzékelők adatokat gyűjtenek a külvilágból, beleértve az olyan információkat is, mint a kapcsolati pont egy hidraulikus robotkar és a termék, amelyen dolgozik.
A robotikában különböző típusú érzékelők közül választhatunk, és áttekintjük néhányuk tulajdonságait, valamint azt, hogy miért és hol alkalmazzák őket.
Fényérzékelők
Forrás: Unsplash
A fényérzékelő a robotikában fény érzékelésére és feszültségkülönbség létrehozására szolgál. Egy számítógéppel vezérelt kamera az épületben robot látás A rendszer lehetővé teszi a robot számára, hogy megtekintse és ennek megfelelően alakítsa át tevékenységét. A fotoellenállások és a fotovoltaikus cellák a két leggyakrabban használt fényérzékelő a robotokban. Fotocsöveket, fototranzisztorokat, CCD-ket és más fényérzékelőket ritkán alkalmaznak.
A fotoellenállás egyfajta ellenállás, amelynek ellenállása változik, ahogy a fény mennyisége rávilágít; több fény kisebb ellenállást jelent, kevesebb fény pedig nagyobb ellenállást. Egyszerűen integrálhatók a fényfüggő robotikába.
A fotovoltaikus napelemek a napfényt elektromos árammá alakítják. Ez különösen hasznos szoláris robot fejlesztésénél. Míg a fotovoltaikus cella energiaforrásnak tekinthető, tranzisztorok és kondenzátorok segítségével érzékelővé is alakítható.
2D és 3D látás: A kétdimenziós számítógépes kép lapos, méretezve a hossz és a szélesség kiszámításához, de nem a magassághoz. Annak ellenére, hogy az elemek elhelyezkedése és helyzete változó, a háromdimenziós látás lehetővé teszi a robot számára, hogy meghatározza egy olyan alkatrész tájolását, amelyet hatékonyabban kell kezelni. A robotkart egy 3D-s látórendszer precízen irányíthatja az összeszerelés során, és egy robotkar különböző látószögeket biztosíthat a fontos összeszerelési ellenőrzéshez.
Hangérzékelők
Forrás: Unsplash
Hangérzékelők a robotikában hasonlóan működnek, mint a mikrofonok, de általában olyan áramkörökhöz csatlakoznak, amelyek a hangok amplitúdóját egy küszöbértékre értékelik, és az eredményt jelentik a robotnak. A zaj az amplitúdó növekedésével erősebbé válik.
Ez hasznos lehet egy vadon élő állatokat tanulmányozó robot számára; a hangos zajok észlelése és követése lehet az egyik adatpont a vadon élő állatok helyének meghatározásához. A hangfelismerő hangérzékelő, amely reagál a felhasználó által kimondott parancsokra, bonyolultabb alkalmazás.
Egy alap robot programozható úgy, hogy hangokat hallgatva utazzon. Tekintsünk egy robotot, amely egyet tapsol jobbra és kettőt balra. A beszéd- és hangfelismerés is elvégezhető ugyanazzal a mikrofonnal összetett robotokban. A hangérzékelőket nehezebb megvalósítani, mint a fényérzékelőket, mivel nagyon kis feszültségkülönbséget produkálnak, amelyet fel kell erősíteni, hogy észrevehető feszültségváltozást idézzen elő.
Közelségérzékelők
Forrás: Unsplash
A közelségérzékelő a robotikában képes érzékelni egy közeli tárgyat anélkül, hogy fizikai érintést igényelne. Az adó elektromágneses sugárzást küld a mellette lévő érzékelőnek, a vevő pedig fogadja és elemzi a megszakítási visszacsatoló jelet. Ennek eredményeként a területen kapott fény mennyisége felhasználható annak meghatározására, hogy vannak-e szomszédos objektumok. A robot számára az érzékelők az ütközés elkerülését biztosítják.
Számos különböző típusú közelségérzékelő létezik, de csak néhányat használnak általánosan robotokban.
Infravörös (IR) adó-vevő: Amint akadályt észlel, az IR LED infravörös fénysugarat küld, amely tükrözi az infravörös vevő által vett fényt.
Ultrahang érzékelő: Ezek az érzékelők magas frekvenciájú hanghullámokat bocsátanak ki, és a rögzített visszhang azt jelzi, hogy egy tárgyat megzavartak. Az ultrahangos szenzorok a távolságok mérésére is használhatók.
Fotoellenállás: Bár a fotoellenállás fényérzékelő, közelségérzékelőként is használható. Amikor egy tárgy megközelíti az érzékelőt, a fény mennyisége megváltozik, ami a fotoellenállás ellenállásának változását okozza. Ez olyasmi, ami észlelhető és kezelhető.
Tapintási érzékelők
Forrás: Unsplash
A tapintásérzékelő olyan eszköz, amely meghatározza, hogy egy tárgy érintkezik-e vagy sem. A tapintható érzékelő lehetővé teszi, hogy a robot „érintsen és tapintson” olyan közönséges tárgyakat, mint a lépcsőkorlátok és a világítás, amelyek az alap megnyomásával elhalványulnak vagy világosabbak lesznek. Ezeket az érzékelőket az alkalmazások figyelésére és a környezettel való kíméletes interakcióra használják. Két kategóriába sorolható: érintés- és erőérzékelők.
Érintse meg az Érzékelők elemet
A robotikában az érintésérzékelők, más néven kontaktérzékelők olyan eszközök, amelyek képesek érzékelni és érzékelni egy érzékelő vagy tárgy érintését. Gyakran használnak mikrokapcsolókat, végálláskapcsolókat és egyéb kis eszközöket. Ezen érzékelők többségét robotok alkalmazzák az akadályok elkerülésére. Amikor ezek az érzékelők akadályt észlelnek, a robot olyan feladatot kap, amely megfordítható, elfordítható, bekapcsolható, leállítható stb.
Erőérzékelők
A robotikában az erőérzékelőket a robot különféle funkcióiban járó erők kiszámítására használják, mint például a gép be- és kirakodása, anyagkezelés stb. Ez az érzékelő javítja a hibaelhárítás összeszerelési folyamatát is. Egy erő nyomaték érzékelő adja a robotkarok az összeszerelési feladat elvégzésének érzése; belső állapotérzékelőket használnak a vég effektor mérése.
Hőmérséklet érzékelők
Forrás: Pinterest
Hőmérséklet-érzékelők a robotikában mérni a hő/hőmérséklet változásait a környezetben, ahol alkalmazzák. A hőmérséklet-változáshoz szükséges feszültségkülönbség-változás koncepcióján dolgozik; ez a feszültségváltozás biztosítja a környező terület egyenértékű hőmérsékletét. A levegő hőmérséklete, a felületi hőmérséklet és a merülési hőmérséklet mind hőmérsékletérzékelési alkalmazások.
Navigációs és helymeghatározó érzékelők
Forrás: Pinterest
A robotikában helymeghatározó szenzorokat használnak a robot helyzetének becslésére. A GPS a leggyakoribb helymeghatározó érzékelő (Global Positioning System). A bolygónk körül keringő műholdak jeleket küldenek ki, amelyeket egy robotvevő veszi fel és dolgoz fel. Számítsa ki a robot hozzávetőleges helyzetét és sebességét az elemzett adatok alapján. A három leggyakoribb navigációs érzékelő a következők:
GPS
A Global Positioning System (GPS) a legszélesebb körben használt helymeghatározó érzékelő. A bolygónk körül keringő műholdak jeleket küldenek ki, amelyeket egy robot vevőkészüléke vesz fel és dolgoz fel. A feldolgozott adatok felhasználhatók a robot hozzávetőleges helyzetének és sebességének kiszámításához.
Ezek GPS rendszerek hihetetlenül hasznosak a szabadban dolgozó robotok számára, de beltérben nem hatékonyak. Jelenleg egy kicsit drágák is, de ha csökkennek az áraik, hamarosan látni fogja a legtöbb GPS-modullal felszerelt robotot.
Digitális mágneses iránytű
A hordozható mágneses iránytűhöz hasonlóan a Digitális Mágneses Iránytű is a Föld mágneses mezőjét használja iránymérésekhez, és a megfelelő irányba tereli robotját, hogy elérje célját. Ezek az érzékelők olcsóbbak, mint a GPS-modulok, azonban ha mind a helyzet-visszajelzésre, mind a navigációra van szüksége, akkor iránytűt kell használni a GPS-modullal együtt.
Honosítás
A robot helyének autonóm meghatározásának feladatát egy összetett környezetben lokalizációnak nevezik. A hely meghatározásához külső elemeket, úgynevezett tereptárgyakat használnak, amelyek lehetnek szándékosan elhelyezett vagy természetes tereptárgyak. Az első fázisban mesterséges markereket vagy jeladókat helyeznek el a robot körül, és a robot érzékelője rögzíti ezeket a jeleket, hogy azonosítsa a pontos helyét.
Gyorsulás érzékelők
Forrás: Pinterest
A robotikában a gyorsulásérzékelők olyan eszközök, amelyek a robot gyorsulását és dőlését mérik. Egy gyorsulásmérő kétféle erő hat rá:
A statikus erő – az az erő, amely bármely két objektum között létezik. A gravitáció érzékelésével meghatározhatjuk, hogy a robot mennyit dől. Ez a paraméter hasznos a robotok kiegyensúlyozásához vagy annak felméréséhez, hogy egy robot felfelé vagy lefelé halad-e.
Dinamikus erő – Az a sebesség, amellyel egy tárgyat mozgatni kell. Azt a sebességet/sebességet, amellyel a robot halad, a dinamikus erő gyorsulásmérővel történő mérése határozza meg.
Egyéb robot érzékelők
Forrás: Unsplash
Ma már több száz érzékelő áll rendelkezésre, amelyek gyakorlatilag bármit érzékelnek, amit csak el tudsz képzelni, és szinte nehéz felsorolni mindegyiket. A fent felsoroltakon kívül számos más érzékelőt is használnak bizonyos alkalmazásokhoz. Vegye figyelembe a következő feltételeket:
A páratartalom érzékelők a levegő nedvességtartalmának meghatározására szolgálnak. Nedvességtartalom
A gázérzékelők meghatározott gázok érzékelésére készültek.
A potenciométerek rendkívül sokoldalúak, és számos alkalmazási területen használhatók.
A mágneses mező érzékelői az őket körülvevő mágneses tér erősségét mérik
Összegzés
Néhány fotoellenállásból vagy infravörös szenzorból egyszerű akadálykerülő robotot lehet készíteni. Minél bonyolultabbá válik a robotja, annál több érzékelője lesz. Egyetlen művelet szükségessé teheti a használatát több érzékelő, vagy több feladat is elvégezhető egyetlen érzékelővel.
Egy feladat néha a rendelkezésre álló érzékelők bármelyikével elvégezhető. A rendelkezésre állás, a megfizethetőség és a kényelmes használat alapján válassza ki az ideális érzékelőt. Lehetőség van azonban a vásárlásra is a robotkar szenzorral csatolja hozzá a gyártó. Ez ideális esetben megspórolja a költségeket, ha mindegyiket egymástól függetlenül vásárolja meg.