Vir: Unsplash
Senzor je robotov pogled na zunanji svet. Roboti uporabljajo senzorje za razumevanje in merjenje geometrijskih in fizičnih lastnosti predmetov v svoji okolici. Roboti, zlasti avtonomni roboti, zahtevajo sposobnost zaznavanja okolice.
Notranji in zunanji senzorji sta dve vrsti senzorjev, ki se običajno uporabljata. Notranji senzorji v robotiki zagotavljajo informacije o robotu, na primer, kje je, kako hitro gre in kako pospešuje, med drugim. Zunanji senzorji v robotiki zbirajo podatke iz zunanjega sveta, vključno z informacijami, kot je kontaktna točka med hidravlična robotska roka in izdelek, na katerem dela.
V robotiki lahko izbirate med različnimi vrstami senzorjev in pregledali bomo lastnosti nekaterih od njih, pa tudi zakaj in kje so uporabljeni.
Svetlobni senzorji
Vir: Unsplash
A svetlobni senzor v robotiki se uporablja za zaznavanje svetlobe in ustvarjanje napetostne razlike. Računalniško vodena kamera v robotski vid omogoča robotu, da si ogleda in ustrezno prilagodi svoja dejanja. Fotoupori in fotonapetostne celice sta najpogosteje uporabljena senzorja svetlobe v robotih. Fotocevke, fototranzistorji, CCD in drugi svetlobni senzorji se redko uporabljajo.
Fotorezistor je neke vrste upor, katerega upor se spreminja glede na količino svetlobe, ki sije nanj; več svetlobe pomeni manj upora in manj svetlobe pomeni več upora. Enostavno jih je vključiti v svetlobno odvisno robotiko.
Sončne fotovoltaične celice pretvarjajo sončno svetlobo v elektriko. To je še posebej uporabno za razvoj solarnega robota. Čeprav lahko fotonapetostno celico štejemo za vir energije, jo je mogoče pretvoriti tudi v senzor z uporabo tranzistorjev in kondenzatorjev.
2D in 3D vid: dvodimenzionalna slika računalniškega vida je ravna, prilagojena za izračun dolžine in širine, ne pa tudi višine. Čeprav se lokacija in položaj elementov razlikujeta, tridimenzionalni vid omogoča robotu, da določi usmerjenost dela, s katerim je treba učinkoviteje ravnati. Robotska roka je lahko med sestavljanjem natančno vodena s sistemom 3D-vision, robotska roka pa lahko zagotovi različne kote gledanja za pomemben pregled sestavljanja.
Zvočni senzorji
Vir: Unsplash
Zvočni senzorji v robotiki delujejo na podoben način kot mikrofoni, vendar so običajno povezani z vezji, ki ocenijo amplitudo zvokov do mejne vrednosti in rezultat sporočijo robotu. Hrup postane glasnejši, ko se amplituda poveča.
To bi lahko bilo koristno za robota, ki preučuje divje živali; zaznavanje in spremljanje glasnih zvokov je lahko ena od podatkovnih točk, ki se uporabljajo za lociranje divjih živali. Zvočni senzor za prepoznavanje glasu, ki se odziva na ukaze uporabnika, je bolj zapletena aplikacija.
Osnovnega robota je mogoče programirati za potovanje s poslušanjem zvokov. Razmislite o robotu, ki naredi en plosk v desno in dva ploska v levo. Prepoznavanje govora in glasu je mogoče izvesti z uporabo istega mikrofona v kompleksnih robotih. Senzorje zvoka je težje izvesti kot senzorje svetlobe, saj proizvajajo zelo majhno napetostno razliko, ki jo je treba ojačati, da povzroči opazno spremembo napetosti.
Senzorji bližine
Vir: Unsplash
A senzor bližine v robotiki lahko zazna bližnji predmet brez fizičnega dotika. Oddajnik pošilja elektromagnetno sevanje na senzor ob sebi, sprejemnik pa sprejema in analizira povratni signal prekinitve. Posledično se lahko količina svetlobe, ki jo prejme območje, uporabi za ugotavljanje, ali so sosednji predmeti prisotni ali ne. Za robota senzorji zagotavljajo pristop izogibanja trčenju.
Obstaja veliko različnih vrst senzorjev bližine, vendar se le nekateri običajno uporabljajo v robotih.
Infrardeči (IR) oddajnik: Ko je ovira zaznana, IR LED pošlje IR žarek svetlobe, ki zrcali svetlobo, ki jo prejme IR prejemnik.
Ultrazvočni senzor: ti senzorji proizvajajo visokofrekvenčne zvočne valove in posneti odmev kaže, da je bil predmet moten. Ultrazvočne senzorje bi lahko uporabili tudi za merjenje razdalj.
Fotorezistor: Čeprav je fotorezistor senzor svetlobe, se lahko uporablja tudi kot senzor bližine. Ko se predmet približa senzorju, se količina svetlobe spremeni, kar povzroči spremembo odpornosti fotoupora. To je nekaj, kar je mogoče odkriti in obravnavati.
Taktilni senzorji
Vir: Unsplash
Taktilni senzor je naprava, ki ugotavlja, ali je predmet v stiku ali ne. Otipni senzor omogoča robotu, da se »dotakne in otipa« običajnih predmetov, kot so stopniščne ograje in razsvetljava, ki zatemni ali osvetli s pritiskom na podstavek. Ti senzorji se uporabljajo za spremljanje aplikacij in interakcijo z okoljem na nežen način. Razdeljen je v dve kategoriji: senzorji dotika in senzorji sile.
Senzorji na dotik
Senzorji za dotik v robotiki, znani tudi kot kontaktni senzorji, so naprave, ki lahko zaznajo in zaznajo dotik senzorja ali predmeta. Pogosto se uporabljajo mikrostikala, končna stikala in druge majhne naprave. Večino teh senzorjev uporabljajo roboti za izogibanje oviram. Ko ti senzorji zaznajo oviro, robot dobi nalogo, ki jo lahko obrne, obrne, vklopi, ustavi itd.
Senzorji sile
Senzorji sile v robotiki se uporabljajo za izračun sil, vključenih v različne funkcije robota, kot so nalaganje in razkladanje stroja, upravljanje materiala itd. Ta senzor bo tudi izboljšal postopek sestavljanja za odpravljanje težav. Senzor sile navora daje robotske roke občutek dokončanja montažne naloge; se uporabljajo notranji senzorji stanja merjenje končnega efektorja.
Temperaturni senzorji
Vir: Pinterest
Senzorji temperature v robotiki merijo toplotne/temperaturne spremembe v okolju, kjer so zaposleni. Deluje na konceptu spremembe napetosti zaradi spremembe temperature; ta sprememba napetosti zagotavlja enakovredno temperaturo okolice. Temperatura zraka, temperatura površine in temperatura potopitve so vse aplikacije za zaznavanje temperature.
Senzorji za navigacijo in pozicijo
Vir: Pinterest
Pozicijski senzorji v robotiki se uporabljajo za oceno položaja robota. GPS je najpogostejši senzor za določanje položaja (Global Positioning System). Sateliti, ki krožijo okoli našega planeta, pošiljajo signale, ki jih zajame in obdela robotski sprejemnik. Izračunajte približen položaj in hitrost robota z uporabo analiziranih podatkov. Trije najpogostejši navigacijski senzorji vključujejo;
GPS
Globalni sistem za določanje položaja (GPS) je najbolj razširjen senzor za določanje položaja. Sateliti, ki krožijo okoli našega planeta, pošiljajo signale, ki jih zajame in obdela robotov sprejemnik. Obdelane podatke je mogoče uporabiti za izračun robotovega približnega položaja in hitrosti.
te GPS sistemi so neverjetno uporabni za robote na prostem, vendar so neučinkoviti v zaprtih prostorih. Trenutno so tudi nekoliko dragi, a če bodo njihove cene padle, boste kmalu videli večino robotov, opremljenih z modulom GPS.
Digitalni magnetni kompas
Digitalni magnetni kompas, podobno kot prenosni magnetni kompas, uporablja zemeljsko magnetno polje za merjenje smeri in vodi vašega robota v ustrezno smer, da doseže cilj. Ti senzorji so cenejši od modulov GPS, vendar če potrebujete povratne informacije o položaju in navigacijo, morate uporabiti kompas v povezavi z modulom GPS.
Lokalizacija
Naloga avtonomnega določanja lokacije robota v kompleksnem okolju je znana kot lokalizacija. Za določanje lokacije se uporabljajo zunanji elementi, imenovani mejniki, ki so lahko namensko postavljeni ali naravni mejniki. V prvi fazi se okoli robota postavijo umetni označevalci ali svetilniki, robotov senzor pa zabeleži te signale, da prepozna njegovo natančno lokacijo.
Senzorji pospeška
Vir: Pinterest
Senzorji pospeška v robotiki so naprave, ki merijo pospešek in nagib robota. Merilnik pospeška nanj vplivata dve vrsti sil:
Statična sila – sila, ki obstaja med katerima koli predmetoma. Z zaznavanjem njegove gravitacije lahko ugotovimo, koliko se robot nagne. Ta parameter je uporaben za uravnoteženje robotov ali ocenjevanje, ali gre robot navkreber ali navzdol.
Dinamična sila – hitrost, s katero je treba predmet premakniti. Hitrost, s katero robot potuje, se določi z merjenjem dinamične sile z merilnikom pospeška.
Drugi robotski senzorji
Vir: Unsplash
Zdaj je na voljo na stotine senzorjev, ki lahko zaznajo praktično vse, kar si lahko zamislite, in skoraj težko jih je vse našteti. Poleg zgoraj naštetih obstaja vrsta drugih senzorjev, ki se uporabljajo za posebne aplikacije. Upoštevajte naslednje pogoje:
Senzorji vlažnosti se uporabljajo za določanje količine vlage v zraku. Vsebnost vlage
Plinski senzorji so narejeni za zaznavanje določenih plinov.
Potenciometri so izjemno vsestranski in jih je mogoče uporabiti v številnih aplikacijah.
Senzorji magnetnega polja merijo moč magnetnega polja, ki jih obdaja
zaključek
Za izdelavo preprostega robota za izogibanje oviram je mogoče uporabiti nekaj fotouporov ali infrardeči senzor. Bolj ko postane vaš robot zapleten, več senzorjev bo imel. Ena sama operacija bo morda zahtevala uporabo več senzorjevali pa je mogoče z enim senzorjem opraviti več nalog.
Nalogo je včasih mogoče dokončati s katerim koli od več razpoložljivih senzorjev. Na podlagi razpoložljivosti, cenovne dostopnosti in priročnosti uporabe izberite idealen senzor. Vendar pa obstaja tudi možnost nakupa a robotska roka s senzorjem ki ga je priložil proizvajalec. To vam idealno prihrani stroške nakupa vsakega neodvisnega od drugega.