Šaltinis: „Unsplash“
Jutiklis yra roboto vaizdas į išorinį pasaulį. Robotai naudoja jutiklius, kad suprastų ir išmatuotų jų aplinkoje esančių objektų geometrines ir fizines savybes. Robotams, ypač autonominiams robotams, reikia gebėjimo jausti aplinką.
Vidiniai ir išoriniai jutikliai yra dviejų tipų jutikliai, kurie dažniausiai naudojami. Vidiniai robotų jutikliai pateikia informaciją apie robotą, pvz., kur jis yra, kaip greitai jis juda ir kaip jis įsibėgėja, be kita ko. Išoriniai robotų jutikliai renka duomenis iš išorinio pasaulio, įskaitant informaciją, tokią kaip sąlyčio taškas hidraulinė roboto ranka ir produktas, su kuriuo jis dirba.
Galima rinktis iš įvairių robotikos jutiklių tipų, o mes apžvelgsime daugelio jų savybes, taip pat kodėl ir kur jie naudojami.
Šviesos jutikliai
Šaltinis: „Unsplash“
A šviesos jutiklis robotikoje naudojamas aptikti šviesą ir sukurti įtampos skirtumą. Kompiuteriu valdoma kamera roboto regėjimas sistema leidžia robotui peržiūrėti ir atitinkamai pritaikyti savo veiksmus. Fotorezistoriai ir fotovoltiniai elementai yra du dažniausiai naudojami šviesos jutikliai robotuose. Fotovamzdeliai, fototranzistoriai, CCD ir kiti šviesos jutikliai naudojami retai.
Fotorezistorius yra tam tikras rezistorius, kurio varža keičiasi, kai į jį patenka šviesos kiekis; daugiau šviesos reiškia mažesnį pasipriešinimą, o mažiau šviesos – didesnį pasipriešinimą. Juos paprasta integruoti į nuo šviesos priklausomą robotiką.
Saulės fotovoltiniai elementai saulės šviesą paverčia elektra. Tai ypač naudinga kuriant saulės robotą. Nors fotovoltinis elementas gali būti laikomas energijos šaltiniu, jį taip pat galima paversti jutikliu naudojant tranzistorius ir kondensatorius.
2D ir 3D matymas: dvimatis kompiuterio matymo vaizdas yra plokščias, pagal mastelį, kad būtų galima apskaičiuoti ilgį ir plotį, bet ne aukštį. Nors elementų vieta ir padėtis skiriasi, trimatis matymas leidžia robotui efektyviau nustatyti dalies, kurią reikia tvarkyti, orientaciją. Surinkimo metu roboto ranką gali tiksliai valdyti 3D matymo sistema, o roboto ranka gali suteikti įvairius žiūrėjimo kampus svarbiam surinkimo patikrinimui.
Garso jutikliai
Šaltinis: „Unsplash“
Garso jutikliai robotikoje veikia panašiai kaip mikrofonai, tačiau dažniausiai jie yra prijungti prie grandinių, kurios įvertina garsų amplitudę iki slenkstinės vertės ir praneša apie rezultatą robotui. Didėjant amplitudei, triukšmas tampa stipresnis.
Tai gali būti naudinga robotui, kuris tiria laukinę gamtą; aptikti ir sekti garsius triukšmus galėtų būti vienas iš duomenų taškų, naudojamų laukinei gamtai nustatyti. Balso atpažinimo garso jutiklis, kuris reaguoja į vartotojo ištartas komandas, yra sudėtingesnė programa.
Paprastą robotą galima užprogramuoti keliauti klausantis garsų. Apsvarstykite robotą, kuris vieną kartą ploja į dešinę ir du ploja į kairę. Kalbos ir balso atpažinimas gali būti atliekamas naudojant tą patį mikrofoną sudėtinguose robotuose. Garso jutiklius sunkiau įdiegti nei šviesos jutiklius, nes jie sukuria labai mažą įtampos skirtumą, kurį reikia sustiprinti, kad būtų pastebimas įtampos pokytis.
Artumo jutikliai
Šaltinis: „Unsplash“
A artumo jutiklis robotikoje gali aptikti šalia esantį objektą nereikalaujant fizinio prisilietimo. Siųstuvas siunčia elektromagnetinę spinduliuotę į greta esantį jutiklį, o imtuvas priima ir analizuoja pertraukimo grįžtamąjį signalą. Dėl to šioje srityje gaunamos šviesos kiekis gali būti panaudotas norint nustatyti, ar yra gretimų objektų, ar ne. Robotui jutikliai suteikia galimybę išvengti susidūrimo.
Yra daug skirtingų artumo jutiklių tipų, tačiau tik keli dažniausiai naudojami robotuose.
Infraraudonųjų spindulių (IR) siųstuvas-imtuvas: kai aptinkama kliūtis, IR šviesos diodas siunčia IR šviesos spindulį, atspindintį IR gavėjo gaunamą šviesą.
Ultragarso jutiklis: šie jutikliai sukuria aukšto dažnio garso bangas, o įrašytas aidas rodo, kad objektas buvo sutrikdytas. Ultragarsiniai jutikliai taip pat gali būti naudojami atstumams matuoti.
Fotorezistorius: nors fotorezistorius yra šviesos jutiklis, jis taip pat gali būti naudojamas kaip artumo jutiklis. Kai objektas artėja prie jutiklio, keičiasi šviesos kiekis, todėl keičiasi fotorezistoriaus atsparumas. Tai yra kažkas, ką galima aptikti ir su juo susidoroti.
Lytėjimo jutikliai
Šaltinis: „Unsplash“
Lytėjimo jutiklis yra prietaisas, kuris nustato, ar objektas liečiasi, ar ne. Lytėjimo jutiklis leidžia robotui „paliesti ir apčiuopti“ įprastus objektus, tokius kaip laiptų turėklai ir apšvietimas, kurie pritemdo arba pašviesėja paspaudus pagrindą. Šie jutikliai naudojami programoms stebėti ir švelniai sąveikauti su aplinka. Jis skirstomas į dvi kategorijas: prisilietimo ir jėgos jutikliai.
Palieskite jutiklius
Lietimo jutikliai robotikoje, taip pat žinomi kaip kontaktiniai jutikliai, yra įrenginiai, galintys aptikti ir pajusti jutiklio ar objekto prisilietimą. Dažnai naudojami mikrojungikliai, ribiniai jungikliai ir kiti smulkūs įrenginiai. Daugumą šių jutiklių naudoja robotai, kad išvengtų kliūčių. Šiems jutikliams aptikus kliūtį, robotas gauna užduotį, kurią galima apversti, pasukti, įjungti, sustabdyti ir pan.
Jėgos jutikliai
Jėgos jutikliai robotikoje naudojami apskaičiuojant jėgas, susijusias su įvairiomis roboto funkcijomis, tokiomis kaip mašinos pakrovimas ir iškrovimas, medžiagų valdymas ir pan. Šis jutiklis taip pat pagerins surinkimo procesą trikčių šalinimui. Jėgos sukimo momento jutiklis suteikia robotų rankos surinkimo užduoties atlikimo jausmas; naudojami vidiniai būsenos jutikliai matuojant galutinį efektorių.
Temperatūros jutikliai
Šaltinis: Pinterest
Temperatūros jutikliai robotikoje matuoti šilumos/temperatūros pokyčius aplinkoje, kurioje jie naudojami. Jis veikia pagal įtampos skirtumo pokyčio, kai keičiasi temperatūra, koncepciją; šis įtampos pokytis užtikrina lygiavertę aplinkos temperatūrą. Oro temperatūra, paviršiaus temperatūra ir panardinimo temperatūra yra visos temperatūros jutimo programos.
Navigacijos ir padėties nustatymo jutikliai
Šaltinis: Pinterest
Padėties nustatymo jutikliai robotikoje naudojami roboto padėties nustatymui įvertinti. GPS yra labiausiai paplitęs padėties nustatymo jutiklis (Global Positioning System). Apie mūsų planetą skriejantys palydovai siunčia signalus, kuriuos paima ir apdoroja roboto imtuvas. Apskaičiuokite apytikslę roboto padėtį ir greitį naudodami analizuojamus duomenis. Trys dažniausiai naudojami navigacijos jutikliai:
GPS
Global Positioning System (GPS) yra plačiausiai naudojamas padėties nustatymo jutiklis. Apie mūsų planetą skriejantys palydovai siunčia signalus, kuriuos paima ir apdoroja roboto imtuvas. Apdoroti duomenys gali būti naudojami apytiksliai roboto padėčiai ir greičiui apskaičiuoti.
Tai GPS sistemos yra neįtikėtinai naudingi robotams lauke, tačiau jie yra neveiksmingi patalpose. Šiuo metu jie taip pat yra šiek tiek brangūs, tačiau jei jų kainos nukris, netrukus pamatysite daugumą robotų su GPS moduliu.
Skaitmeninis magnetinis kompasas
Panašiai kaip nešiojamasis magnetinis kompasas, skaitmeninis magnetinis kompasas naudoja žemės magnetinį lauką krypties matavimams atlikti, nukreipdamas jūsų robotą tinkama kryptimi, kad pasiektų tikslą. Šie jutikliai yra pigesni nei GPS moduliai, tačiau jei reikia tiek padėties, tiek navigacijos, kompasą reikėtų naudoti kartu su GPS moduliu.
Lokalizavimas
Užduotis autonomiškai nustatyti roboto vietą sudėtingoje aplinkoje yra žinoma kaip lokalizacija. Vietai nustatyti naudojami išoriniai elementai, vadinami orientyrais, kurie gali būti tikslingai išdėstyti arba natūralūs orientyrai. Pirmoje fazėje aplink robotą dedami dirbtiniai žymekliai arba švyturiai, o roboto jutiklis įrašo šiuos signalus, kad nustatytų tikslią jo vietą.
Pagreičio jutikliai
Šaltinis: Pinterest
Pagreičio jutikliai robotikoje yra įrenginiai, matuojantys roboto pagreitį ir posvyrį. Akselerometras yra veikiamas dviejų tipų jėgų:
Statinė jėga – jėga, egzistuojanti tarp bet kurių dviejų objektų. Aptikdami jo gravitaciją galime nustatyti, kiek robotas pasvira. Šis parametras naudingas balansuojant robotus arba įvertinant, ar robotas važiuoja įkalnėn ar žemyn.
Dinaminė jėga – greitis, kuriuo objektas turi būti judinamas. Greitis/greitis, kuriuo važiuoja robotas, nustatomas išmatuojant dinaminę jėgą akselerometru.
Kiti robotiniai jutikliai
Šaltinis: „Unsplash“
Dabar yra šimtai jutiklių, kurie gali pajusti praktiškai viską, ką tik galite įsivaizduoti, ir beveik sunku juos visus išvardyti. Be aukščiau išvardytų, yra daugybė kitų jutiklių, kurie naudojami konkrečioms reikmėms. Apsvarstykite šias sąlygas:
Drėgmės davikliai naudojami drėgmės kiekiui ore nustatyti. Drėgmės kiekis
Dujų jutikliai skirti aptikti konkrečias dujas.
Potenciometrai yra labai universalūs ir gali būti naudojami įvairiose srityse.
Magnetinio lauko jutikliai matuoja juos supančio magnetinio lauko stiprumą
Išvada
Iš poros fotorezistorių arba infraraudonųjų spindulių jutiklio galima pagaminti paprastą kliūčių išvengimo robotą. Kuo sudėtingesnis bus jūsų robotas, tuo daugiau jutiklių jis turės. Atliekant vieną operaciją gali tekti naudoti keli jutikliai, arba su vienu jutikliu galima atlikti keletą užduočių.
Užduotį kartais galima atlikti naudojant bet kurį iš kelių turimų jutiklių. Atsižvelgdami į prieinamumą, įperkamumą ir patogumą naudoti, pasirinkite idealų jutiklį. Tačiau yra ir galimybė įsigyti a roboto ranka su jutikliu prie jo pritvirtino gamintojas. Tai idealiai padės sutaupyti išlaidų perkant kiekvieną nepriklausomai nuo kito.