Zdroj: Unsplash
Senzor je pohľad robota na vonkajší svet. Roboty používajú senzory na pochopenie a meranie geometrických a fyzikálnych vlastností objektov v ich okolí. Roboty, najmä autonómne, vyžadujú schopnosť vnímať svoje okolie.
Vnútorné a vonkajšie senzory sú dva typy senzorov, ktoré sa bežne používajú. Vnútorné senzory v robotike okrem iného poskytujú informácie o robotovi, napríklad kde sa nachádza, ako rýchlo ide a ako zrýchľuje. Externé senzory v robotike zhromažďujú údaje z vonkajšieho sveta vrátane informácií, ako je bod kontaktu medzi nimi hydraulické robotické rameno a produkt, na ktorom sa pracuje.
V robotike existujú rôzne typy senzorov, z ktorých si môžete vybrať, a prejdeme si vlastnosti mnohých z nich, ako aj to, prečo a kde sa používajú.
Svetelné senzory
Zdroj: Unsplash
A svetelný senzor v robotike sa používa na detekciu svetla a vytvorenie rozdielu napätia. Počítačom riadená kamera v videnie robota systém umožňuje robotovi prezerať a podľa toho prispôsobovať svoje činnosti. Fotorezistory a fotovoltaické články sú dva najpoužívanejšie svetelné senzory v robotoch. Fotoelektrónky, fototranzistory, CCD a iné svetelné senzory sa používajú len zriedka.
Fotorezistor je druh odporu, ktorého odpor sa mení podľa množstva svetla, ktoré naň svieti; viac svetla znamená menší odpor a menej svetla znamená väčší odpor. Ľahko sa integrujú do robotiky závislej od svetla.
Solárne fotovoltaické články premieňajú slnečné svetlo na elektrinu. To je obzvlášť užitočné pri vývoji solárneho robota. Zatiaľ čo fotovoltický článok možno považovať za zdroj energie, možno ho pomocou tranzistorov a kondenzátorov premeniť aj na snímač.
2D a 3D videnie: Dvojrozmerný obraz počítačového videnia je plochý, prispôsobený na výpočet dĺžky a šírky, ale nie výšky. Aj keď sa umiestnenie a poloha prvkov líši, trojrozmerné videnie umožňuje robotovi určiť orientáciu dielu, s ktorým je potrebné efektívnejšie manipulovať. Robotické rameno môže byť počas montáže presne vedené systémom 3D videnia a robotické rameno môže poskytnúť rôzne uhly pohľadu pre dôležitú kontrolu montáže.
Zvukové senzory
Zdroj: Unsplash
Zvukové senzory v robotike fungujú podobným spôsobom ako mikrofóny, ale zvyčajne sú pripojené k obvodom, ktoré vyhodnocujú amplitúdu zvukov na prahovú hodnotu a hlásia výsledok robotovi. Hluk sa stáva hlasnejším so zvyšujúcou sa amplitúdou.
To by mohlo byť užitočné pre robota, ktorý študuje divokú zver; detekcia a sledovanie hlasných zvukov by mohlo byť jedným z údajových bodov používaných na lokalizáciu voľne žijúcich živočíchov. Zložitejšou aplikáciou je zvukový senzor na rozpoznávanie hlasu, ktorý reaguje na príkazy vyslovené používateľom.
Základný robot môže byť naprogramovaný na cestovanie počúvaním zvukov. Predstavte si robota, ktorý robí jedno tlesknutie doprava a dve tlesknutia doľava. Rozpoznávanie reči a hlasu je možné v zložitých robotoch vykonávať pomocou rovnakého mikrofónu. Implementácia zvukových snímačov je náročnejšia ako svetelných snímačov, pretože vytvárajú veľmi malý rozdiel napätia, ktorý sa musí zosilniť, aby sa vytvorila rozpoznateľná zmena napätia.
Senzory priblíženia
Zdroj: Unsplash
A senzor priblíženia v robotike dokáže detekovať blízky objekt bez potreby fyzického dotyku. Vysielač vysiela elektromagnetické žiarenie do snímača vedľa neho a prijímač prijíma a analyzuje spätnoväzbový signál prerušenia. Výsledkom je, že množstvo svetla prijatého v oblasti môže byť využité na určenie, či sú alebo nie sú prítomné susedné objekty. Pre robota poskytujú senzory prístup na predchádzanie kolíziám.
Existuje mnoho rôznych typov senzorov priblíženia, ale iba niekoľko z nich sa bežne používa v robotoch.
Infračervený (IR) transceiver: Keď je zistená prekážka, IR LED vyšle IR lúč svetla, ktorý odzrkadľuje svetlo prijaté IR prijímačom.
Ultrazvukový senzor: Tieto senzory vytvárajú vysokofrekvenčné zvukové vlny a zaznamenaná ozvena indikuje, že objekt bol narušený. Ultrazvukové senzory by sa dali použiť aj na meranie vzdialeností.
Fotorezistor: Hoci je fotorezistor svetelným senzorom, možno ho použiť aj ako senzor priblíženia. Keď sa objekt priblíži k senzoru, množstvo svetla sa zmení, čo spôsobí zmenu odporu fotorezistora. To je niečo, čo sa dá odhaliť a riešiť.
Dotykové senzory
Zdroj: Unsplash
Hmatový senzor je zariadenie, ktoré určuje, či je objekt v kontakte alebo nie. Dotykový senzor umožňuje robotovi „dotýkať sa a cítiť“ bežné predmety, ako sú zábradlie schodiska a osvetlenie, ktoré sa stlačením základne stlmí alebo rozjasní. Tieto senzory sa používajú na monitorovanie aplikácií a šetrnú interakciu s prostredím. Je rozdelený do dvoch kategórií: dotykové a silové senzory.
Dotykové senzory
Dotykové senzory v robotike, tiež známe ako kontaktné senzory, sú zariadenia, ktoré dokážu detekovať a snímať dotyk senzora alebo predmetu. Často sa používajú mikrospínače, koncové spínače a iné malé zariadenia. Väčšinu týchto senzorov využívajú roboty na vyhýbanie sa prekážkam. Keď tieto senzory zistia prekážku, robot dostane úlohu, ktorú možno obrátiť, otočiť, zapnúť, zastaviť atď.
Senzory sily
Silové senzory v robotike sa používajú na výpočet síl zahrnutých do rôznych funkcií robota, ako je nakladanie a vykladanie stroja, správa materiálu atď. Tento snímač tiež zlepší proces montáže pri riešení problémov. Snímač krútiaceho momentu sily poskytuje robotické ruky pocit dokončenia montážnej úlohy; interné snímače stavu sa používajú na meranie koncového efektora.
Snímače teploty
Zdroj: Pinterest
Teplotné senzory v robotike merať zmeny tepla/teploty v prostredí, kde sa používajú. Pracuje na koncepte zmeny rozdielu napätia pri zmene teploty; táto zmena napätia poskytuje ekvivalentnú teplotu okolitej oblasti. Teplota vzduchu, povrchová teplota a teplota ponorenia sú všetky aplikácie na snímanie teploty.
Navigačné a polohovacie senzory
Zdroj: Pinterest
Polohovacie senzory v robotike sa používajú na odhad polohy robota. GPS je najbežnejším snímačom polohy (Global Positioning System). Satelity obiehajúce okolo našej planéty vysielajú signály, ktoré prijíma a spracováva robotický prijímač. Vypočítajte približnú polohu a rýchlosť robota pomocou analyzovaných údajov. Tri najbežnejšie navigačné senzory zahŕňajú;
GPS
Globálny polohovací systém (GPS) je najpoužívanejším snímačom polohy. Satelity obiehajúce okolo našej planéty vysielajú signály, ktoré prijíma a spracováva prijímač robota. Spracované údaje možno použiť na výpočet približnej polohy a rýchlosti robota.
Tieto Systémy GPS sú neuveriteľne užitočné pre roboty v exteriéri, ale v interiéri sú neúčinné. Momentálne sú tiež trochu drahé, ale ak ich ceny klesnú, čoskoro uvidíte väčšinu robotov vybavených modulom GPS.
Digitálny magnetický kompas
Podobne ako prenosný magnetický kompas, digitálny magnetický kompas využíva zemské magnetické pole na vytváranie smerových meraní a navádza vášho robota správnym smerom, aby dosiahol svoj cieľ. Tieto senzory sú lacnejšie ako moduly GPS, ak však potrebujete spätnú väzbu o polohe aj navigáciu, v spojení s modulom GPS by ste mali použiť kompas.
Lokalizácia
Úloha autonómneho určenia polohy robota v zložitom prostredí je známa ako lokalizácia. Na určenie polohy sa používajú vonkajšie prvky nazývané orientačné body, ktoré môžu byť buď účelovo umiestnené, alebo prírodné orientačné body. V prvej fáze sú okolo robota umiestnené umelé značky alebo majáky a senzor robota zaznamenáva tieto signály, aby identifikoval jeho presnú polohu.
Senzory zrýchlenia
Zdroj: Pinterest
Senzory zrýchlenia v robotike sú zariadenia, ktoré merajú zrýchlenie a náklon robota. Akcelerometer je ovplyvnená dvoma druhmi síl:
Statická sila – sila, ktorá existuje medzi akýmikoľvek dvoma objektmi. Môžeme určiť, o koľko sa robot nakloní, pomocou detekcie jeho gravitácie. Tento parameter je užitočný pri vyvažovaní robotov alebo pri hodnotení, či robot ide do kopca alebo z kopca.
Dynamická sila – Rýchlosť, ktorou sa musí objekt pohybovať. Rýchlosť/rýchlosť, ktorou sa robot pohybuje, sa určuje meraním dynamickej sily pomocou akcelerometra.
Ďalšie robotické senzory
Zdroj: Unsplash
V súčasnosti sú k dispozícii stovky senzorov, ktoré dokážu snímať prakticky čokoľvek, čo si dokážete predstaviť, a je takmer ťažké ich všetky vymenovať. Okrem tých, ktoré sú uvedené vyššie, existuje množstvo ďalších senzorov, ktoré sa používajú na špecifické aplikácie. Zvážte nasledujúce podmienky:
Senzory vlhkosti sa používajú na určenie množstva vlhkosti vo vzduchu. Obsah vlhkosti
Plynové senzory sú určené na detekciu špecifických plynov.
Potenciometre sú mimoriadne všestranné a môžu byť použité v širokej škále aplikácií.
Senzory magnetického poľa merajú silu magnetického poľa, ktoré ich obklopuje
Záver
Na výrobu jednoduchého robota vyhýbajúceho sa prekážkam možno použiť pár fotorezistorov alebo infračervený senzor. Čím komplikovanejší bude váš robot, tým viac senzorov bude mať. Jedna operácia môže vyžadovať použitie viac senzorovalebo pomocou jedného snímača možno vykonať niekoľko úloh.
Úlohu možno niekedy dokončiť pomocou niektorého z niekoľkých dostupných senzorov. Na základe dostupnosti, cenovej dostupnosti a pohodlia používania si vyberte ideálny snímač. Je tu však aj možnosť kúpy a robotické rameno so senzorom k nemu pripojený výrobcom. To vám v ideálnom prípade ušetrí náklady na kúpu každého nezávisle od druhého.