Источник: Unsplash
Сенсор — это взгляд робота на внешний мир. Роботы используют датчики для понимания и измерения геометрических и физических характеристик объектов в их окружении. Роботы, особенно автономные роботы, нуждаются в способности ощущать свое окружение.
Внутренние и внешние датчики — это два типа датчиков, которые обычно используются. Внутренние датчики в робототехнике предоставляют информацию о роботе, например, где он находится, как быстро он движется и как он ускоряется, среди прочего. Внешние датчики в робототехнике собирают данные из внешнего мира, включая такую информацию, как точка контакта между гидравлический роботизированный манипулятор и продукт, над которым он работает.
В робототехнике есть разные типы датчиков, и мы рассмотрим свойства некоторых из них, а также то, почему и где они используются.
Датчики света
Источник: Unsplash
A датчик света в робототехнике используется для обнаружения света и создания перепада напряжения. Камера, управляемая компьютером, в зрение робота Система позволяет роботу просматривать и соответствующим образом адаптировать свои действия. Фоторезисторы и фотогальванические элементы являются двумя наиболее часто используемыми датчиками света в роботах. Фототрубки, фототранзисторы, ПЗС и другие датчики света используются редко.
Фоторезистор — это своего рода резистор, сопротивление которого меняется в зависимости от количества падающего на него света; больше света означает меньшее сопротивление, а меньше света означает большее сопротивление. Их легко интегрировать в светозависимую робототехнику.
Солнечные фотоэлектрические элементы превращают солнечный свет в электричество. Это особенно полезно для разработки солнечного робота. Хотя фотоэлектрический элемент можно считать источником энергии, его также можно преобразовать в датчик с помощью транзисторов и конденсаторов.
2D и 3D Vision: двухмерное компьютерное зрение представляет собой плоское изображение, масштабированное для расчета длины и ширины, но не высоты. Несмотря на то, что расположение и положение элементов различаются, трехмерное зрение позволяет роботу более эффективно определять ориентацию детали, с которой необходимо обращаться. Робот-манипулятор может точно управляться системой трехмерного зрения во время сборки, а роботизированный манипулятор может обеспечивать различные углы обзора для важной проверки сборки.
Датчики звука
Источник: Unsplash
Датчики звука в робототехнике работают так же, как микрофоны, но обычно они подключены к схемам, которые оценивают амплитуду звуков до порогового значения и сообщают результат роботу. Шум становится громче по мере увеличения амплитуды.
Это может быть полезно для робота, изучающего дикую природу; обнаружение и отслеживание громких шумов может быть одной из точек данных, используемых для определения местонахождения дикой природы. Звуковой датчик для распознавания голоса, реагирующий на команды, произносимые пользователем, представляет собой более сложное приложение.
Базового робота можно запрограммировать на перемещение, прислушиваясь к звукам. Рассмотрим робота, который делает один хлопок вправо и два хлопка влево. Распознавание речи и голоса может выполняться с использованием одного и того же микрофона в сложных роботах. Звуковые датчики сложнее внедрить, чем датчики света, поскольку они создают очень небольшую разницу напряжений, которую необходимо усилить, чтобы произвести заметное изменение напряжения.
Датчики приближения
Источник: Unsplash
A датчик приближения в робототехнике может обнаружить близлежащий объект, не требуя физического прикосновения. Передатчик посылает электромагнитное излучение на датчик рядом с ним, а приемник принимает и анализирует сигнал обратной связи о прерывании. В результате количество света, полученного в области, можно использовать для определения присутствия соседних объектов. Для робота датчики позволяют избежать столкновений.
Существует множество различных типов датчиков приближения, но лишь немногие из них широко используются в роботах.
Инфракрасный (ИК) приемопередатчик: при обнаружении препятствия ИК-светодиод посылает ИК-луч света, который отражает свет, принимаемый ИК-приемником.
Ультразвуковой датчик: Эти датчики производят высокочастотные звуковые волны, а записанное эхо указывает на то, что объект был нарушен. Ультразвуковые датчики также могут использоваться для измерения расстояний.
Фоторезистор: Хотя фоторезистор является датчиком света, его также можно использовать в качестве датчика приближения. Когда объект приближается к датчику, количество света изменяется, что приводит к изменению сопротивления фоторезистора. Это то, что можно обнаружить и с чем можно справиться.
Тактильные датчики
Источник: Unsplash
Тактильный датчик — это устройство, которое определяет, находится ли объект в контакте или нет. Тактильный датчик позволяет роботу «касаться и чувствовать» обычные объекты, такие как перила лестницы и освещение, которое тускнеет или становится ярче при нажатии на основание. Эти датчики используются для мониторинга приложений и мягкого взаимодействия с окружающей средой. Он разделен на две категории: датчики касания и силы.
Сенсорные датчики
Датчики касания в робототехнике, также известные как контактные датчики, представляют собой устройства, которые могут обнаруживать и ощущать прикосновение к датчику или объекту. Часто используются микропереключатели, концевые выключатели и другие небольшие устройства. Большинство этих датчиков используются роботами для обхода препятствий. Когда эти датчики обнаруживают препятствие, роботу дается задание, которое можно изменить, повернуть, включить, остановить и так далее.
Датчики силы
Датчики силы в робототехнике используются для расчета сил, задействованных в различных функциях робота, таких как загрузка и разгрузка машины, управление материалами и т. д. Этот датчик также улучшит процесс сборки для устранения неполадок. Датчик силы крутящего момента дает роботизированные руки ощущение выполнения сборочного задания; внутренние датчики состояния используются для измерение конечного эффектора.
Температурные датчики
Источник: Pinterest
Датчики температуры в робототехнике измерять изменения тепла/температуры в окружающей среде, где они используются. Он работает на концепции дифференциального изменения напряжения при изменении температуры; это изменение напряжения обеспечивает эквивалентную температуру окружающей среды. Температура воздуха, температура поверхности и температура погружения — все это приложения для измерения температуры.
Датчики навигации и позиционирования
Источник: Pinterest
Датчики позиционирования в робототехнике используются для оценки позиционирования робота. GPS является наиболее распространенным датчиком позиционирования (глобальная система позиционирования). Спутники, вращающиеся вокруг нашей планеты, посылают сигналы, которые улавливаются и обрабатываются роботом-приемником. Рассчитайте приблизительное положение и скорость робота, используя проанализированные данные. Три наиболее распространенных навигационных датчика включают в себя;
GPS
Глобальная система позиционирования (GPS) является наиболее широко используемым датчиком позиционирования. Спутники, вращающиеся вокруг нашей планеты, посылают сигналы, которые улавливаются и обрабатываются приемником робота. Обработанные данные можно использовать для расчета приблизительного положения и скорости робота.
Эти GPS системы невероятно полезны для роботов на открытом воздухе, но неэффективны в помещении. Они также немного дорогие прямо сейчас, но если их цены упадут, вы скоро увидите, что большинство роботов оснащены модулем GPS.
Цифровой магнитный компас
Подобно портативному магнитному компасу, цифровой магнитный компас использует магнитное поле Земли для измерения направлений, направляя вашего робота в нужном направлении для достижения цели. Эти датчики дешевле, чем модули GPS, однако, если вам нужна и позиционная обратная связь, и навигация, компас следует использовать в сочетании с модулем GPS.
Локализация
Задача автономного определения местоположения робота в сложной среде известна как локализация. Для определения местоположения используются внешние элементы, называемые ориентирами, которые могут быть как целенаправленно размещены, так и естественными ориентирами. На первом этапе вокруг робота размещаются искусственные маркеры или маяки, и датчик робота записывает эти сигналы, чтобы определить его точное местоположение.
Датчики ускорения
Источник: Pinterest
Датчики ускорения в робототехнике — это устройства, измеряющие ускорение и наклон робота. Акселерометр действует два вида сил:
Статическая сила – сила, которая существует между любыми двумя объектами. Мы можем определить, насколько робот наклоняется, определяя его гравитацию. Этот параметр полезен для балансировки роботов или оценки движения робота вверх или вниз по склону.
Динамическая сила — скорость, с которой объект должен быть перемещен. Скорость/скорость, с которой движется робот, определяется путем измерения динамической силы с помощью акселерометра.
Другие роботизированные датчики
Источник: Unsplash
В настоящее время доступны сотни датчиков, которые могут обнаруживать практически все, что вы можете себе представить, и почти сложно перечислить их все. Помимо перечисленных выше, существует множество других датчиков, которые используются для конкретных приложений. Рассмотрим следующие условия:
Датчики влажности используются для определения количества влаги в воздухе. Содержание влаги
Датчики газа предназначены для обнаружения определенных газов.
Потенциометры чрезвычайно универсальны и могут использоваться в широком диапазоне приложений.
Датчики магнитного поля измеряют силу магнитного поля, которое их окружает.
Заключение
Пара фоторезисторов или инфракрасный датчик могут быть использованы для создания простого робота, избегающего препятствий. Чем сложнее становится ваш робот, тем больше у него будет датчиков. Одна операция может потребовать использования несколько датчиков, или несколько работ могут быть выполнены с помощью одного датчика.
Иногда задачу можно выполнить с помощью любого из нескольких доступных датчиков. Исходя из доступности, доступности и удобства использования, выберите идеальный датчик. Однако есть возможность купить роботизированная рука с датчиком прилагается к нему производителем. Это идеально экономит ваши расходы на покупку каждого независимо от другого.