Sursa: Unsplash
Un senzor este imaginea unui robot asupra lumii exterioare. Roboții folosesc senzori pentru a înțelege și măsura caracteristicile geometrice și fizice ale obiectelor din jur. Roboții, în special roboții autonomi, necesită capacitatea de a simți mediul înconjurător.
Senzorii interni și exteriori sunt cele două tipuri de senzori care sunt utilizați în mod obișnuit. Senzorii interni din robotică oferă informații despre robot, cum ar fi unde se află, cât de repede merge și cum accelerează, printre altele. Senzorii externi din robotică colectează date din lumea exterioară, inclusiv informații precum punctul de contact dintre un braț robotizat hidraulic și produsul la care lucrează.
Există diferite tipuri de senzori din robotică din care să alegeți și vom trece peste proprietățile unui număr dintre ei, precum și de ce și unde sunt folosiți.
Senzori de lumină
Sursa: Unsplash
A senzor de lumină în robotică este folosit pentru a detecta lumina și a crea o tensiune diferenţială. O cameră controlată de computer în viziunea robotului sistemul permite robotului să vadă și să își adapteze acțiunile în consecință. Fotorezistoarele și celulele fotovoltaice sunt cei mai folosiți doi senzori de lumină la roboți. Fototuburile, fototranzistoarele, CCD-urile și alți senzori de lumină sunt rareori utilizați.
Un fotorezistor este un fel de rezistor a cărui rezistență se modifică pe măsură ce cantitatea de lumină strălucește pe el; mai multa lumina inseamna mai putina rezistenta, iar mai putina lumina inseamna mai multa rezistenta. Sunt ușor de integrat în robotica dependentă de lumină.
Celulele solare fotovoltaice transformă lumina soarelui în energie electrică. Acest lucru este util în special pentru dezvoltarea unui robot solar. În timp ce o celulă fotovoltaică poate fi considerată o sursă de energie, ea poate fi, de asemenea, convertită într-un senzor cu ajutorul tranzistorilor și condensatorilor.
Viziune 2D și 3D: O imagine bidimensională de viziune computerizată este plată, scalată pentru a calcula lungimea și lățimea, dar nu și înălțimea. Chiar dacă locația și poziția elementelor variază, viziunea tridimensională permite unui robot să determine orientarea unei piese care trebuie manipulată mai eficient. Un braț robotizat poate fi ghidat cu precizie de un sistem de viziune 3D în timpul asamblarii, iar un braț robotizat poate oferi diferite unghiuri de vizualizare pentru o inspecție importantă a ansamblului.
Senzori de sunet
Sursa: Unsplash
Senzori de sunet în robotică funcționează într-un mod similar cu microfoanele, dar sunt de obicei conectate la circuite care evaluează amplitudinea sunetelor la o valoare de prag și raportează rezultatul robotului. Zgomotul devine mai puternic pe măsură ce amplitudinea crește.
Acest lucru ar putea fi util pentru un robot care studiază fauna sălbatică; detectarea și urmărirea zgomotelor puternice ar putea fi unul dintre punctele de date utilizate pentru a localiza fauna sălbatică. Un senzor de sunet pentru recunoașterea vocii, care răspunde la comenzile rostite de un utilizator, este o aplicație mai complicată.
Un robot de bază poate fi programat să călătorească ascultând sunete. Luați în considerare un robot care dă o palmă la dreapta și două din palme la stânga. Recunoașterea vorbirii și a vocii pot fi realizate atât folosind același microfon în roboții complecși. Senzorii de sunet sunt mai dificil de implementat decât senzorii de lumină, deoarece produc o diferență de tensiune foarte mică, care trebuie amplificată pentru a produce o schimbare vizibilă a tensiunii.
Senzori de proximitate
Sursa: Unsplash
A senzor de proximitate în robotică poate detecta un obiect din apropiere fără a necesita atingere fizică. Emițătorul trimite radiații electromagnetice la senzorul de lângă acesta, iar receptorul primește și analizează semnalul de feedback de întrerupere. Ca rezultat, cantitatea de lumină primită în zonă poate fi utilizată pentru a determina dacă sunt prezente sau nu obiecte învecinate. Pentru robot, senzorii oferă o abordare pentru evitarea coliziunilor.
Există multe tipuri diferite de senzori de proximitate, dar doar câțiva sunt utilizați în mod obișnuit în roboți.
Transceiver cu infraroșu (IR): Odată ce un obstacol este detectat, un LED IR trimite un fascicul de lumină IR care oglindește lumina primită de un destinatar IR.
Senzor cu ultrasunete: Acești senzori produc unde sonore de înaltă frecvență, iar ecoul înregistrat indică faptul că un obiect a fost perturbat. Senzorii cu ultrasunete ar putea fi folosiți și pentru a măsura distanțe.
Fotorezistor: Deși un fotorezistor este un senzor de lumină, poate fi folosit și ca senzor de proximitate. Când un obiect se apropie de senzor, cantitatea de lumină se modifică, determinând modificarea rezistenței fotorezistorului. Acesta este ceva ce poate fi detectat și tratat.
Senzori tactili
Sursa: Unsplash
Un senzor tactil este un dispozitiv care determină dacă un obiect este sau nu în contact. Un senzor tactil îi permite robotului să „atingă și să simtă” obiecte obișnuite, cum ar fi șinele scărilor și iluminatul care estompează sau luminează prin apăsarea bazei. Acești senzori sunt utilizați pentru a monitoriza aplicațiile și a interacționa cu mediul într-o manieră blândă. Este împărțit în două categorii: senzori de atingere și de forță.
Senzori de atingere
Senzorii de atingere din robotică, cunoscuți și ca senzori de contact, sunt dispozitive care pot detecta și simți atingerea unui senzor sau a unui obiect. Micro-întrerupătoarele, întrerupătoarele de limită și alte dispozitive mici sunt adesea utilizate. Majoritatea acestor senzori sunt folosiți de roboți pentru a evita obstacolele. Când acești senzori detectează o obstrucție, robotului i se dă o sarcină care poate fi inversată, pornită, pornită, oprită și așa mai departe.
Senzori de forță
Senzorii de forță din robotică sunt utilizați pentru a calcula forțele implicate în diferitele funcții ale unui robot, cum ar fi încărcarea și descărcarea mașinii, gestionarea materialelor și așa mai departe. Acest senzor va îmbunătăți, de asemenea, procesul de asamblare pentru depanare. Un senzor de forță de cuplu oferă brate robotizate senzația de a finaliza o sarcină de asamblare; se folosesc senzori de stare interna pentru măsurarea efectorului final.
Senzori de temperatură
Sursa: Pinterest
Senzori de temperatură în robotică măsoară schimbările de căldură/temperatură în mediul în care sunt folosite. Funcționează pe conceptul unei schimbări diferențiale de tensiune pentru o schimbare de temperatură; această schimbare de tensiune asigură temperatura echivalentă a zonei înconjurătoare. Temperatura aerului, temperatura suprafeței și temperatura de imersie sunt toate aplicații pentru detectarea temperaturii.
Senzori de navigare și poziționare
Sursa: Pinterest
Senzorii de poziționare în robotică sunt utilizați pentru a estima poziționarea robotului. Un GPS este cel mai comun senzor de poziționare (Global Positioning System). Sateliții care orbitează planeta noastră trimit semnale, care sunt preluate și procesate de un receptor robot. Calculați poziția și viteza aproximativă a unui robot folosind datele analizate. Cei mai comuni trei senzori de navigare includ;
GPS
Sistemul de poziționare globală (GPS) este cel mai utilizat senzor de poziționare. Sateliții care orbitează planeta noastră trimit semnale, care sunt preluate și procesate de receptorul unui robot. Datele procesate pot fi utilizate pentru a calcula poziția și viteza aproximativă a unui robot.
Acestea Sisteme GPS sunt incredibil de utile pentru roboții în aer liber, dar sunt ineficienți în interior. Sunt, de asemenea, puțin scumpi acum, dar dacă prețurile lor scad, în curând veți vedea majoritatea roboților echipați cu un modul GPS.
Busolă magnetică digitală
Similar cu o busolă magnetică portabilă, busola magnetică digitală folosește câmpul magnetic al pământului pentru a produce măsurători direcționale, ghidând robotul în direcția potrivită pentru a-și atinge ținta. Acești senzori sunt mai puțin scumpi decât modulele GPS, totuși, dacă aveți nevoie atât de feedback de poziție, cât și de navigare, o busolă ar trebui să fie utilizată împreună cu un modul GPS.
Localizare
Sarcina de a determina în mod autonom locația unui robot într-un mediu complex este cunoscută sub numele de localizare. Elementele externe numite repere, care pot fi fie plasate intenționat, fie repere naturale, sunt folosite pentru a determina locația. În prima fază sunt plasate markere artificiale sau balize în jurul robotului, iar senzorul robotului înregistrează aceste semnale pentru a-i identifica locația exactă.
Senzori de accelerație
Sursa: Pinterest
Senzorii de accelerație din robotică sunt dispozitive care măsoară accelerația și înclinarea robotului. Un accelerometru este afectat de două tipuri de forțe:
Forța Statică – forța care există între oricare două obiecte. Putem determina cât de mult se înclină robotul detectându-i gravitația. Acest parametru este util pentru echilibrarea roboților sau pentru a evalua dacă un robot merge în sus sau în jos.
Forța dinamică – viteza cu care un obiect trebuie să fie mișcat. Viteza/viteza cu care se deplasează un robot este determinată prin măsurarea forței dinamice cu un accelerometru.
Alți senzori robotici
Sursa: Unsplash
Există sute de senzori disponibili acum care pot simți practic orice vă puteți imagina și este aproape greu să-i enumerați pe toți. În afară de cei enumerați mai sus, există o varietate de alți senzori care sunt utilizați pentru aplicații specifice. Luați în considerare următoarele condiții:
Senzorii de umiditate sunt utilizați pentru a determina cantitatea de umiditate din aer. Conținutul de umiditate
Senzorii de gaz sunt fabricați pentru a detecta gaze specifice.
Potențiometrele sunt extrem de versatile și pot fi utilizate într-o gamă largă de aplicații.
Senzorii de câmp magnetic măsoară intensitatea câmpului magnetic care îi înconjoară
Concluzie
Câteva fotorezistoare sau un senzor în infraroșu pot fi folosite pentru a realiza un robot simplu pentru evitarea obstacolelor. Cu cât robotul tău devine mai complicat, cu atât va avea mai mulți senzori. O singură operație poate necesita utilizarea senzori multipli, sau mai multe lucrări pot fi realizate cu un singur senzor.
O sarcină poate fi uneori finalizată folosind oricare dintre cei mai mulți senzori disponibili. În funcție de disponibilitate, accesibilitate și confort de utilizare, alegeți senzorul ideal. Cu toate acestea, există și opțiunea de a cumpăra un braț robotizat cu senzor atașat acestuia de către producător. Acest lucru vă economisește în mod ideal costul de cumpărare unul independent de celălalt.