Avots: Unsplash
Sensors ir robota skats uz ārpasauli. Roboti izmanto sensorus, lai saprastu un izmērītu apkārtējo objektu ģeometriskās un fiziskās īpašības. Robotiem, īpaši autonomiem robotiem, ir nepieciešama spēja sajust apkārtējo vidi.
Iekšējie un ārējie sensori ir divu veidu sensori, kurus parasti izmanto. Iekšējie sensori robotikā cita starpā sniedz informāciju par robotu, piemēram, kur tas atrodas, cik ātri tas pārvietojas un kā tas paātrinās. Ārējie sensori robotikā apkopo datus no ārpasaules, tostarp informāciju, piemēram, kontaktpunktu starp hidrauliskā robotu roka un produkts, pie kura tas strādā.
Robotikā var izvēlēties dažādu veidu sensorus, un mēs apskatīsim vairāku to īpašības, kā arī to, kāpēc un kur tie tiek izmantoti.
Gaismas sensori
Avots: Unsplash
A gaismas sensors robotikā izmanto, lai noteiktu gaismu un radītu sprieguma starpību. Datora vadīta kamera robota redze sistēma ļauj robotam aplūkot un atbilstoši pielāgot savas darbības. Fotorezistori un fotoelementu elementi ir divi visbiežāk izmantotie gaismas sensori robotos. Fotocaurules, fototranzistori, CCD un citi gaismas sensori tiek izmantoti reti.
Fotorezistors ir sava veida rezistors, kura pretestība mainās, kad uz to spīd gaismas daudzums; vairāk gaismas nozīmē mazāku pretestību, un mazāk gaismas nozīmē lielāku pretestību. Tos ir vienkārši integrēt no gaismas atkarīgā robotikā.
Saules fotoelementi pārvērš saules gaismu elektrībā. Tas ir īpaši noderīgi, izstrādājot saules robotu. Lai gan fotoelementu var uzskatīt par enerģijas avotu, to var arī pārveidot par sensoru, izmantojot tranzistorus un kondensatorus.
2D un 3D redze: divdimensiju datora redzamības attēls ir plakans, mērogots, lai aprēķinātu garumu un platumu, bet ne augstumu. Lai gan elementu atrašanās vieta un novietojums atšķiras, trīsdimensiju redze ļauj robotam efektīvāk noteikt tās daļas orientāciju, ar kuru jārīkojas. Robotu roku montāžas laikā var precīzi vadīt 3D redzes sistēma, un robotizētā roka var nodrošināt dažādus skata leņķus svarīgai montāžas pārbaudei.
Skaņas sensori
Avots: Unsplash
Skaņas sensori robotikā darbojas līdzīgi kā mikrofoni, taču tie parasti ir savienoti ar shēmām, kas novērtē skaņu amplitūdu līdz sliekšņa vērtībai un ziņo par rezultātu robotam. Palielinoties amplitūdai, troksnis kļūst skaļāks.
Tas varētu būt noderīgi robotam, kas pēta savvaļas dzīvniekus; skaļu trokšņu noteikšana un sekošana tiem varētu būt viens no datu punktiem, ko izmanto savvaļas dzīvnieku atrašanās vietas noteikšanai. Skaņas sensors balss atpazīšanai, kas reaģē uz lietotāja izrunātām komandām, ir sarežģītāka lietojumprogramma.
Pamata robotu var ieprogrammēt ceļot, klausoties skaņas. Apsveriet robotu, kas vienu aplaudē pa labi un divus aplaudējus pa kreisi. Runas un balss atpazīšanu var veikt, izmantojot vienu un to pašu mikrofonu sarežģītos robotos. Skaņas sensorus ir grūtāk ieviest nekā gaismas sensorus, jo tie rada ļoti mazu sprieguma starpību, kas jāpastiprina, lai radītu pamanāmas sprieguma izmaiņas.
Tuvuma sensori
Avots: Unsplash
A Tuvuma sensors robotikā var noteikt tuvumā esošu objektu, neprasot fizisku pieskārienu. Raidītājs nosūta elektromagnētisko starojumu uz blakus esošo sensoru, un uztvērējs saņem un analizē pārtraukuma atgriezeniskās saites signālu. Rezultātā apgabalā saņemto gaismas daudzumu var izmantot, lai noteiktu, vai blakus esošie objekti atrodas vai nav. Robotam sensori nodrošina sadursmes izvairīšanās pieeju.
Ir daudz dažādu tuvuma sensoru veidu, taču tikai daži parasti tiek izmantoti robotos.
Infrasarkanais (IR) raiduztvērējs: Tiklīdz tiek konstatēts šķērslis, IR gaismas diode nosūta IR gaismas staru, kas atspoguļo IR saņēmēja saņemto gaismu.
Ultraskaņas sensors: šie sensori rada augstas frekvences skaņas viļņus, un ierakstītā atbalss norāda, ka objekts ir traucēts. Ultraskaņas sensorus var izmantot arī attālumu mērīšanai.
Fotorezistors: lai gan fotorezistors ir gaismas sensors, to var izmantot arī kā tuvuma sensoru. Kad objekts tuvojas sensoram, gaismas daudzums mainās, izraisot fotorezistora pretestības izmaiņas. Tas ir kaut kas, ko var atklāt un ar to tikt galā.
Taktilie sensori
Avots: Unsplash
Taktiils sensors ir ierīce, kas nosaka, vai objekts saskaras vai nē. Taktiils sensors ļauj robotam “pieskarties un sataustīt” ikdienišķus objektus, piemēram, kāpņu sliedes un apgaismojumu, kas aptumšojas vai kļūst gaišāks, nospiežot pamatni. Šie sensori tiek izmantoti, lai uzraudzītu lietojumprogrammas un maigā veidā mijiedarbotos ar vidi. Tas ir sadalīts divās kategorijās: pieskāriena un spēka sensori.
Pieskarieties Sensori
Skāriensensori robotikā, kas pazīstami arī kā kontaktu sensori, ir ierīces, kas var noteikt un uztvert sensora vai objekta pieskārienu. Bieži tiek izmantoti mikroslēdži, gala slēdži un citas mazas ierīces. Lielāko daļu šo sensoru izmanto roboti, lai izvairītos no šķēršļiem. Kad šie sensori konstatē šķēršļus, robotam tiek dots uzdevums, ko var apgriezt, pagriezt, ieslēgt, apturēt utt.
Spēka sensori
Spēka sensori robotikā tiek izmantoti, lai aprēķinātu spēkus, kas iesaistīti robota dažādās funkcijās, piemēram, mašīnas iekraušanā un izkraušanā, materiālu pārvaldībā utt. Šis sensors uzlabos arī montāžas procesu problēmu novēršanai. Spēka griezes momenta sensors nodrošina robotu rokas montāžas uzdevuma izpildes sajūta; tiek izmantoti iekšējie stāvokļa sensori gala efektora mērīšana.
Temperatūras sensori
Avots: Pinterest
Temperatūras sensori robotikā mēra siltuma/temperatūras izmaiņas vidē, kurā tie tiek nodarbināti. Tas darbojas pēc sprieguma diferenciālās izmaiņas koncepcijas temperatūras izmaiņām; šī sprieguma maiņa nodrošina līdzvērtīgu apkārtējās teritorijas temperatūru. Gaisa temperatūra, virsmas temperatūra un iegremdēšanas temperatūra ir visas temperatūras noteikšanas programmas.
Navigācijas un pozicionēšanas sensori
Avots: Pinterest
Pozicionēšanas sensori robotikā tiek izmantoti, lai novērtētu robota pozicionēšanu. GPS ir visizplatītākais pozicionēšanas sensors (globālā pozicionēšanas sistēma). Satelīti, kas riņķo ap mūsu planētu, izsūta signālus, kurus uztver un apstrādā robotu uztvērējs. Aprēķiniet robota aptuveno pozīciju un ātrumu, izmantojot analizētos datus. Trīs visizplatītākie navigācijas sensori ietver:
GPS
Globālā pozicionēšanas sistēma (GPS) ir visplašāk izmantotais pozicionēšanas sensors. Satelīti, kas riņķo ap mūsu planētu, izsūta signālus, kurus uztver un apstrādā robota uztvērējs. Apstrādātos datus var izmantot, lai aprēķinātu aptuveno robota pozīciju un ātrumu.
šis GPS sistēmas ir neticami noderīgi robotiem ārā, taču tie ir neefektīvi iekštelpās. Tie šobrīd ir arī nedaudz dārgi, taču, ja to cenas samazināsies, jūs drīz redzēsit lielāko daļu robotu, kas aprīkoti ar GPS moduli.
Digitālais magnētiskais kompass
Līdzīgi kā pārnēsājamais magnētiskais kompass, digitālais magnētiskais kompass izmanto zemes magnētisko lauku, lai iegūtu virziena mērījumus, virzot jūsu robotu atbilstošā virzienā, lai sasniegtu mērķi. Šie sensori ir lētāki nekā GPS moduļi, tomēr, ja nepieciešama gan pozicionālā atgriezeniskā saite, gan navigācija, kopā ar GPS moduli ir jāizmanto kompass.
Lokalizācija
Uzdevums autonomi noteikt robota atrašanās vietu sarežģītā vidē ir pazīstams kā lokalizācija. Atrašanās vietas noteikšanai tiek izmantoti ārējie elementi, ko sauc par orientieriem, kas var būt gan mērķtiecīgi izvietoti, gan dabiski orientieri. Pirmajā fāzē ap robotu tiek novietoti mākslīgie marķieri vai bākas, un robota sensors reģistrē šos signālus, lai noteiktu precīzu tā atrašanās vietu.
Paātrinājuma sensori
Avots: Pinterest
Paātrinājuma sensori robotikā ir ierīces, kas mēra robota paātrinājumu un slīpumu. Akselerometrs To ietekmē divu veidu spēki:
Statiskais spēks – spēks, kas pastāv starp jebkuriem diviem objektiem. Mēs varam noteikt, cik daudz robots sasveras, nosakot tā gravitāciju. Šis parametrs ir noderīgs, lai līdzsvarotu robotus vai novērtētu, vai robots brauc augšup vai lejup.
Dinamiskais spēks – ātrums, ar kādu objekts jāpārvieto. Ātrumu/ātrumu, ar kādu robots pārvietojas, nosaka, mērot dinamisko spēku ar akselerometru.
Citi robotu sensori
Avots: Unsplash
Tagad ir pieejami simtiem sensoru, kas spēj uztvert praktiski visu, ko vien varat iedomāties, un ir gandrīz grūti tos visus uzskaitīt. Papildus iepriekš minētajiem sensoriem ir arī dažādi citi sensori, kas tiek izmantoti īpašiem lietojumiem. Apsveriet šādus nosacījumus:
Mitruma sensori tiek izmantoti, lai noteiktu mitruma daudzumu gaisā. Mitruma saturs
Gāzes sensori ir paredzēti noteiktu gāzu noteikšanai.
Potenciometri ir ļoti daudzpusīgi, un tos var izmantot plašā lietojumu klāstā.
Magnētiskā lauka sensori mēra tos ieskaujošā magnētiskā lauka stiprumu
Secinājumi
Pāris fotorezistoru vai infrasarkano sensoru var izmantot, lai izveidotu vienkāršu šķēršļu apiešanas robotu. Jo sarežģītāks kļūs jūsu robots, jo vairāk sensoru tam būs. Vienai operācijai var būt nepieciešams izmantot vairāki sensori, vai ar vienu sensoru var veikt vairākus darbus.
Dažkārt uzdevumu var izpildīt, izmantojot jebkuru no pieejamajiem sensoriem. Pamatojoties uz pieejamību, pieejamību un lietošanas ērtumu, izvēlieties ideālo sensoru. Tomēr ir arī iespēja iegādāties a robotu roka ar sensoru tam pievieno ražotājs. Tas ideālā gadījumā ietaupa izmaksas, iegādājoties katru neatkarīgi no otra.