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センサーはロボットから見た外の世界です。ロボットはセンサーを使用して、周囲の物体の幾何学的および物理的特徴を理解および測定します。ロボット、特に自律型ロボットには、周囲を感知する能力が必要です。
内部センサーと外部センサーの 2 種類のセンサーが一般的に使用されます。ロボット工学の内部センサーは、ロボットがどこにあるか、どのくらいの速度で進んでいるか、どのように加速しているかなど、ロボットに関する情報を提供します。ロボット工学の外部センサーは、ロボットとロボットの接触点などの情報を含むデータを外界から収集します。 油圧ロボットアーム そしてそれが取り組んでいる製品。
ロボット工学にはさまざまな種類のセンサーがあり、それらのいくつかの特性と、それらが使用される理由と場所について説明します。
光センサー
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A ロボット工学における光センサー 光を検出し、電圧差を生成するために使用されます。コンピューター制御のカメラ ロボットビジョン システムは、ロボットがその動作を確認し、それに応じて適応させることができます。フォトレジスターと太陽電池は、ロボットで最もよく使用される 2 つの光センサーです。光電管、フォトトランジスタ、CCD、その他の光センサーが使用されることはほとんどありません。
フォトレジスターは、当たる光の量に応じて抵抗が変化する抵抗器の一種です。光が多いほど抵抗は小さくなり、光が少ないほど抵抗は大きくなります。フォトレジスターは、光依存型ロボットに簡単に組み込むことができます。
太陽光発電セルは太陽光を電気に変換します。これは特にソーラーロボットの開発に役立ちます。太陽光発電セルはエネルギー源として考えることができますが、トランジスタとコンデンサを使用してセンサーに変換することもできます。
2D および 3D ビジョン: 3 次元のコンピューター ビジョン画像は平坦で、長さと幅を計算するためにスケーリングされますが、高さは計算されません。要素の位置や位置が異なる場合でも、XNUMX 次元視覚により、ロボットはより効果的に処理する必要がある部品の方向を決定できます。ロボット アームは、組み立て中に XNUMXD ビジョン システムによって正確にガイドされ、重要な組み立て検査のためにさまざまな視野角を提供できます。
サウンドセンサー
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ロボット工学における音センサー マイクと同様に機能しますが、通常は音の振幅をしきい値まで評価し、結果をロボットに報告する回路に接続されています。振幅が大きくなるとノイズも大きくなります。
これは野生動物を研究するロボットに役立つ可能性があります。大きな騒音を検出して追跡することは、野生動物の位置を特定するために使用されるデータ ポイントの 1 つになる可能性があります。ユーザーが話したコマンドに応答する音声認識用のサウンド センサーは、より複雑なアプリケーションです。
基本的なロボットは、音を聞いて移動するようにプログラムできます。右に 1 回拍手し、左に 2 回拍手するロボットを考えてみましょう。複雑なロボットでは、音声認識と音声認識の両方を同じマイクを使用して行うことができます。音センサーは、認識可能な電圧変化を生成するために増幅する必要がある非常に小さな電圧差を生成するため、光センサーよりも実装が困難です。
近接センサ
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A ロボット工学における近接センサー 物理的な接触を必要とせずに近くの物体を検出できます。送信機は隣のセンサーに電磁放射を送信し、受信機は中断フィードバック信号を受信して分析します。これにより、そのエリアで受光した光の量を利用して、周囲に物体が存在するかどうかを判断することができる。ロボットにとって、センサーは衝突回避アプローチを提供します。
近接センサーにはさまざまな種類がありますが、ロボットで一般的に使用されるものはほんのわずかです。
赤外線 (IR) トランシーバー: 障害物が検出されると、IR LED は IR 受信機が受信した光を反映する IR 光線を送信します。
超音波センサー: これらのセンサーは高周波音波を生成し、記録されたエコーは物体が破壊されたことを示します。超音波センサーは距離の測定にも使用できます。
フォト抵抗器: フォト抵抗器は光センサーですが、近接センサーとしても使用できます。物体がセンサーに近づくと、光の量が変化し、フォト抵抗器の抵抗が変化します。これは検出して対処することができます。
触覚センサー
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触覚センサーは、物体が接触しているかどうかを判断するデバイスです。触覚センサーを使用すると、ロボットは階段の手すりやベースを押すと暗くなったり明るくなったりする照明などのありふれた物体に「触れて感じる」ことができます。これらのセンサーは、アプリケーションを監視し、穏やかな方法で環境と対話するために使用されます。これは、タッチ センサーとフォース センサーの 2 つのカテゴリに分類されます。
タッチセンサー
ロボット工学におけるタッチ センサーは、接触センサーとも呼ばれ、センサーまたは物体の接触を検出および感知できるデバイスです。マイクロスイッチ、リミットスイッチ、その他の小型デバイスがよく使用されます。これらのセンサーの大部分は、障害物を回避するためにロボットによって使用されます。これらのセンサーが障害物を検出すると、ロボットには、逆転、向きを変える、スイッチを入れる、停止するなどのタスクが与えられます。
力センサー
ロボット工学における力センサーは、機械の積み降ろし、材料管理など、ロボットのさまざまな機能に関係する力を計算するために使用されます。このセンサーは、トラブルシューティングのための組み立てプロセスも改善します。力トルクセンサーは、 ロボットアーム 組み立て作業を完了したときの感触。内部状態センサーは次の目的で使用されます。 エンドエフェクターの測定.
温度センサ
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ロボット工学における温度センサー 使用環境における熱/温度変化を測定します。これは、温度変化に対する電圧差の変化の概念に基づいて機能します。この電圧変化により、周囲の領域と同等の温度が得られます。気温、表面温度、浸漬温度はすべて温度検出のアプリケーションです。
ナビゲーションおよび位置センサー
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ロボット工学における位置センサーは、ロボットの位置を推定するために使用されます。 GPS は最も一般的な測位センサー (全地球測位システム) です。私たちの惑星を周回する衛星は信号を送信し、その信号はロボット受信機によって受信されて処理されます。解析されたデータを使用してロボットのおおよその位置と速度を計算します。最も一般的なナビゲーション センサーは次の 3 つです。
GPS
全地球測位システム (GPS) は、最も広く使用されている位置センサーです。私たちの惑星を周回する衛星は信号を送信し、その信号はロボットの受信機によって受信されて処理されます。処理されたデータは、ロボットのおおよその位置と速度を計算するために利用できます。
ボーマン GPS システム 屋外ではロボットにとって非常に便利ですが、屋内では効果がありません。また、現在は少し高価ですが、価格が下がれば、すぐにほとんどのロボットに GPS モジュールが搭載されるようになるでしょう。
デジタル磁気コンパス
ポータブル磁気コンパスと同様に、デジタル磁気コンパスは地球の磁場を使用して方向の測定を行い、ロボットを適切な方向に誘導してターゲットに到達します。これらのセンサーは GPS モジュールよりも安価ですが、位置フィードバックとナビゲーションの両方が必要な場合は、コンパスを GPS モジュールと組み合わせて使用する必要があります。
ローカライゼーション
複雑な環境におけるロボットの位置を自律的に決定するタスクは、ローカリゼーションとして知られています。ランドマークと呼ばれる外部要素は、意図的に配置されたもの、または自然のランドマークのいずれかで、位置を決定するために使用されます。最初のフェーズでは人工マーカーまたはビーコンがロボットの周囲に設置され、ロボットのセンサーがこれらの信号を記録してロボットの正確な位置を特定します。
加速度センサー
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ロボット工学における加速度センサーは、ロボットの加速度と傾きを測定するデバイスです。 加速度計 は 2 種類の力の影響を受けます。
静的力 - 任意の 2 つの物体の間に存在する力。ロボットの重力を検出することで、ロボットがどれだけ傾いているかを知ることができます。このパラメータは、ロボットのバランスをとったり、ロボットが上り坂か下り坂かを評価したりするのに役立ちます。
動的力 – オブジェクトを移動する必要がある速度。ロボットが移動する速度/速度は、加速度計で動的力を測定することによって決定されます。
その他のロボットセンサー
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現在、想像できるあらゆるものを感知できるセンサーが数百種類あり、すべてをリストするのはほぼ困難です。上記にリストしたもの以外にも、特定の用途に使用されるさまざまなセンサーがあります。次の条件を考慮してください。
湿度センサーは、空気中の水分量を測定するために使用されます。水分含量
ガスセンサーは特定のガスを検出するために作られています。
ポテンショメータは非常に多用途であり、幅広いアプリケーションで利用できます。
磁場センサーは、周囲の磁場の強さを測定します。
結論
いくつかのフォトレジスタまたは赤外線センサーを使用して、単純な障害物回避ロボットを作成できます。ロボットが複雑になればなるほど、搭載されるセンサーの数が増えます。 1 回の操作で次の使用が必要になる場合があります。 複数のセンサー、または複数のジョブを 1 つのセンサーで実行することもできます。
タスクは、利用可能ないくつかのセンサーのいずれかを使用して完了できる場合があります。入手しやすさ、手頃な価格、使いやすさに基づいて、理想的なセンサーを選択してください。ただし、購入するという選択肢もあります センサー付きロボットアーム メーカーによって取り付けられています。これにより、理想的には、それぞれを個別に購入するコストを節約できます。