ประเภทของเซ็นเซอร์ในวิทยาการหุ่นยนต์

ที่มา: Unsplash

เซ็นเซอร์คือมุมมองของหุ่นยนต์ต่อโลกภายนอก หุ่นยนต์ใช้เซ็นเซอร์เพื่อทำความเข้าใจและวัดคุณสมบัติทางเรขาคณิตและทางกายภาพของวัตถุที่อยู่รอบตัว หุ่นยนต์ โดยเฉพาะหุ่นยนต์อัตโนมัติ จำเป็นต้องมีความสามารถในการรับรู้สิ่งรอบตัว

เซ็นเซอร์ภายในและภายนอกเป็นเซ็นเซอร์สองประเภทที่ใช้กันทั่วไป เซ็นเซอร์ภายในในวิทยาการหุ่นยนต์ให้ข้อมูลเกี่ยวกับหุ่นยนต์ เช่น ตำแหน่งของมัน กำลังเคลื่อนที่เร็วแค่ไหน และเร่งความเร็วได้อย่างไร เหนือสิ่งอื่นใด เซ็นเซอร์ภายนอกในวิทยาการหุ่นยนต์รวบรวมข้อมูลจากโลกภายนอก รวมถึงข้อมูล เช่น จุดสัมผัสระหว่างกัน แขนหุ่นยนต์ไฮดรอลิก และผลิตภัณฑ์ที่กำลังดำเนินการอยู่

มีเซ็นเซอร์หลายประเภทในวิทยาการหุ่นยนต์ให้เลือก และเราจะอธิบายคุณสมบัติของเซ็นเซอร์จำนวนหนึ่ง รวมถึงเหตุผลและสถานที่ที่เซ็นเซอร์เหล่านั้นถูกใช้งาน

เซนเซอร์ตรวจจับแสง

ที่มา: Unsplash

A เซ็นเซอร์วัดแสงในหุ่นยนต์ ใช้ในการตรวจจับแสงและสร้างความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้า กล้องที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ใน วิสัยทัศน์หุ่นยนต์ ระบบช่วยให้หุ่นยนต์สามารถดูและปรับการกระทำตามนั้นได้ โฟโตรีซีสเตอร์และเซลล์แสงอาทิตย์เป็นเซ็นเซอร์วัดแสงที่ใช้มากที่สุดสองตัวในหุ่นยนต์ โฟโต้ทิวบ์ โฟโตทรานซิสเตอร์ CCD และเซนเซอร์วัดแสงอื่นๆ ไม่ค่อยมีการใช้กันมากนัก

โฟโตเรซิสเตอร์เป็นตัวต้านทานชนิดหนึ่งที่มีความต้านทานเปลี่ยนแปลงไปตามปริมาณแสงที่ส่องผ่าน ยิ่งแสงส่องผ่านมาก ความต้านทานก็จะยิ่งลดลง และยิ่งแสงส่องผ่านน้อย ความต้านทานก็จะยิ่งมากขึ้น โฟโตเรซิสเตอร์สามารถนำไปประยุกต์ใช้กับหุ่นยนต์ที่ต้องใช้แสงได้ง่าย

เซลล์แสงอาทิตย์จะเปลี่ยนแสงอาทิตย์ให้เป็นไฟฟ้า ซึ่งมีประโยชน์อย่างยิ่งในการพัฒนาหุ่นยนต์พลังงานแสงอาทิตย์ แม้ว่าเซลล์แสงอาทิตย์จะถือเป็นแหล่งพลังงานได้ แต่ก็สามารถแปลงเป็นเซ็นเซอร์ได้โดยใช้ทรานซิสเตอร์และตัวเก็บประจุ

การมองเห็น 2 มิติและ 3 มิติ: ภาพคอมพิวเตอร์วิทัศน์สองมิติเป็นแบบเรียบ ปรับขนาดเพื่อคำนวณความยาวและความกว้าง แต่ไม่ใช่ความสูง แม้ว่าตำแหน่งและตำแหน่งขององค์ประกอบจะแตกต่างกันไป การมองเห็นสามมิติช่วยให้หุ่นยนต์สามารถกำหนดทิศทางของชิ้นส่วนที่ต้องจัดการได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น แขนหุ่นยนต์อาจได้รับการนำทางอย่างแม่นยำด้วยระบบการมองเห็น 3 มิติในระหว่างการประกอบ และแขนหุ่นยนต์สามารถให้มุมมองที่หลากหลายสำหรับการตรวจสอบการประกอบที่สำคัญ

เซ็นเซอร์เสียง

ที่มา: Unsplash

เซ็นเซอร์เสียงในวิทยาการหุ่นยนต์ ทำงานในลักษณะเดียวกันกับไมโครโฟน แต่โดยปกติแล้วจะเชื่อมต่อกับวงจรที่ประเมินความกว้างของเสียงเป็นค่าเกณฑ์และรายงานผลลัพธ์ให้หุ่นยนต์ทราบ เสียงรบกวนจะดังขึ้นเมื่อแอมพลิจูดเพิ่มขึ้น

สิ่งนี้อาจเป็นประโยชน์สำหรับหุ่นยนต์ที่ศึกษาสัตว์ป่า การตรวจจับและติดตามเสียงดังอาจเป็นหนึ่งในจุดข้อมูลที่ใช้ในการระบุตำแหน่งสัตว์ป่า เซ็นเซอร์เสียงสำหรับการจดจำเสียงซึ่งตอบสนองต่อคำสั่งที่ผู้ใช้พูดนั้นเป็นแอปพลิเคชั่นที่ซับซ้อนกว่า

หุ่นยนต์พื้นฐานสามารถตั้งโปรแกรมให้เดินทางได้โดยการฟังเสียง พิจารณาหุ่นยนต์ที่ตบมือหนึ่งครั้งไปทางขวาและตบมือสองครั้งทางซ้าย การรู้จำคำพูดและเสียงสามารถทำได้โดยใช้ไมโครโฟนตัวเดียวกันในหุ่นยนต์ที่ซับซ้อน เซ็นเซอร์เสียงนั้นใช้งานยากกว่าเซ็นเซอร์วัดแสง เนื่องจากเซ็นเซอร์เหล่านี้สร้างความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าเพียงเล็กน้อย ซึ่งจะต้องขยายเพื่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าที่มองเห็นได้

เซ็นเซอร์ความใกล้ชิด

ที่มา: Unsplash

A พรอกซิมิตี้เซนเซอร์ในวิทยาการหุ่นยนต์ สามารถตรวจจับวัตถุใกล้เคียงได้โดยไม่ต้องสัมผัสทางกายภาพ เครื่องส่งสัญญาณจะส่งรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าไปยังเซ็นเซอร์ที่อยู่ติดกัน และเครื่องรับจะรับและวิเคราะห์สัญญาณตอบรับการรบกวน เป็นผลให้ปริมาณแสงที่ได้รับในพื้นที่สามารถนำมาใช้ในการพิจารณาว่ามีวัตถุข้างเคียงอยู่หรือไม่ สำหรับหุ่นยนต์ เซนเซอร์จะให้แนวทางหลีกเลี่ยงการชนกัน

พรอกซิมิตี้เซนเซอร์มีหลายประเภท แต่มีเพียงไม่กี่ชนิดเท่านั้นที่ใช้กันทั่วไปในหุ่นยนต์

เครื่องส่งสัญญาณอินฟราเรด (IR): เมื่อตรวจพบสิ่งกีดขวาง LED IR จะส่งลำแสง IR ที่สะท้อนแสงที่ตัวรับ IR ได้รับ

เซ็นเซอร์อัลตราซาวนด์: เซ็นเซอร์เหล่านี้สร้างคลื่นเสียงความถี่สูง และเสียงสะท้อนที่บันทึกไว้จะบ่งบอกว่าวัตถุถูกรบกวน เซ็นเซอร์อัลตราซาวนด์ยังใช้ในการวัดระยะทางได้อีกด้วย

โฟโตเรซิสเตอร์: แม้ว่าโฟโตเรซิสเตอร์จะเป็นเซ็นเซอร์วัดแสง แต่ก็สามารถใช้เป็นเซ็นเซอร์วัดระยะใกล้ได้ด้วย เมื่อมีวัตถุเข้าใกล้เซ็นเซอร์ ปริมาณแสงจะเปลี่ยนไป ทำให้ความต้านทานของโฟโตเรซิสเตอร์เปลี่ยนแปลงไป นี่คือสิ่งที่สามารถตรวจจับและจัดการได้

เซ็นเซอร์สัมผัส

ที่มา: Unsplash

เซ็นเซอร์สัมผัสเป็นอุปกรณ์ที่กำหนดว่าวัตถุสัมผัสกันหรือไม่ เซ็นเซอร์สัมผัสช่วยให้หุ่นยนต์ "สัมผัสและสัมผัส" วัตถุทั่วไป เช่น ราวบันไดและแสงไฟที่หรี่หรือสว่างขึ้นได้โดยการกดที่ฐาน เซ็นเซอร์เหล่านี้ใช้เพื่อตรวจสอบแอปพลิเคชันและโต้ตอบกับสิ่งแวดล้อมในลักษณะที่อ่อนโยน แบ่งออกเป็น 2 ประเภท: เซ็นเซอร์สัมผัสและเซ็นเซอร์แรง

เซ็นเซอร์สัมผัส

เซ็นเซอร์สัมผัสในวิทยาการหุ่นยนต์หรือที่เรียกว่าเซ็นเซอร์สัมผัสเป็นอุปกรณ์ที่สามารถตรวจจับและสัมผัสการสัมผัสของเซ็นเซอร์หรือวัตถุได้ มักใช้ไมโครสวิตช์ ลิมิตสวิตช์ และอุปกรณ์ขนาดเล็กอื่นๆ เซ็นเซอร์เหล่านี้ส่วนใหญ่ใช้งานโดยหุ่นยนต์เพื่อหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวาง เมื่อเซ็นเซอร์เหล่านี้ตรวจพบสิ่งกีดขวาง หุ่นยนต์จะได้รับมอบหมายงานที่สามารถย้อนกลับ หมุน เปิด ปิด และอื่นๆ ได้

เซนเซอร์จับแรง

เซ็นเซอร์วัดแรงในวิทยาการหุ่นยนต์ใช้ในการคำนวณแรงที่เกี่ยวข้องกับฟังก์ชันต่างๆ ของหุ่นยนต์ เช่น การขนถ่ายเครื่องจักร การจัดการวัสดุ และอื่นๆ เซ็นเซอร์นี้จะปรับปรุงกระบวนการประกอบเพื่อการแก้ไขปัญหาด้วย เซ็นเซอร์แรงบิดแรงช่วยให้ แขนหุ่นยนต์ ความรู้สึกในการประกอบชิ้นส่วนให้เสร็จสิ้น เซ็นเซอร์สถานะภายในใช้สำหรับ การวัดเอนด์เอฟเฟกต์.

เซนเซอร์จับอุณหภูมิ

ที่มา: Pinterest

เซ็นเซอร์อุณหภูมิในวิทยาการหุ่นยนต์ วัดการเปลี่ยนแปลงความร้อน/อุณหภูมิในสภาพแวดล้อมที่ใช้งาน มันทำงานบนแนวคิดของการเปลี่ยนแปลงความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าสำหรับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ การเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้านี้จะให้อุณหภูมิที่เท่ากันของพื้นที่โดยรอบ อุณหภูมิอากาศ อุณหภูมิพื้นผิว และอุณหภูมิในการแช่ ล้วนแต่นำไปใช้ในการตรวจจับอุณหภูมิได้

เซ็นเซอร์นำทางและกำหนดตำแหน่ง

ที่มา: Pinterest

เซ็นเซอร์ระบุตำแหน่งในวิทยาการหุ่นยนต์ใช้เพื่อประเมินตำแหน่งของหุ่นยนต์ GPS เป็นเซ็นเซอร์ระบุตำแหน่งที่พบบ่อยที่สุด (Global Positioning System) ดาวเทียมที่โคจรรอบโลกของเราส่งสัญญาณ ซึ่งรับและประมวลผลโดยเครื่องรับหุ่นยนต์ คำนวณตำแหน่งและความเร็วโดยประมาณของหุ่นยนต์โดยใช้ข้อมูลที่วิเคราะห์ เซ็นเซอร์นำทางที่พบบ่อยที่สุดสามตัว ได้แก่

จีพีเอส

Global Positioning System (GPS) เป็นเซ็นเซอร์ระบุตำแหน่งที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ดาวเทียมที่โคจรรอบโลกของเราส่งสัญญาณ ซึ่งรับและประมวลผลโดยเครื่องรับของหุ่นยนต์ ข้อมูลที่ประมวลผลสามารถนำมาใช้ในการคำนวณตำแหน่งและความเร็วโดยประมาณของหุ่นยนต์ได้

ล้อยางขัดเหล่านี้ติดตั้งบนแกน XNUMX (มม.) ผลิตภัณฑ์นี้ถูกผลิตในหลายรูปทรง และหลากหลายเบอร์ความแน่นหนาของปริมาณอนุภาคขัดของมัน จะทำให้ท่านได้รับประสิทธิภาพสูงในการขัดและการใช้งานที่ยาวนาน ระบบ GPS มีประโยชน์อย่างเหลือเชื่อสำหรับหุ่นยนต์ที่อยู่กลางแจ้ง แต่ไม่มีประสิทธิภาพในอาคาร ตอนนี้ยังมีราคาแพงอยู่เล็กน้อย แต่ถ้าราคาลดลง คุณจะเห็นหุ่นยนต์ส่วนใหญ่ติดตั้งโมดูล GPS ในไม่ช้า

เข็มทิศแม่เหล็กดิจิตอล

เช่นเดียวกับเข็มทิศแม่เหล็กแบบพกพา เข็มทิศแม่เหล็กดิจิตอลใช้สนามแม่เหล็กของโลกเพื่อสร้างการวัดทิศทาง โดยนำทางหุ่นยนต์ของคุณในทิศทางที่เหมาะสมเพื่อไปถึงเป้าหมาย เซ็นเซอร์เหล่านี้มีราคาถูกกว่าโมดูล GPS อย่างไรก็ตาม หากคุณต้องการทั้งการตอบสนองตำแหน่งและการนำทาง ควรใช้เข็มทิศร่วมกับโมดูล GPS

การปรับเนื้อหาให้สอดคล้องกับท้องถิ่น

งานการกำหนดตำแหน่งของหุ่นยนต์ในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนโดยอัตโนมัติเรียกว่าการแปลเป็นภาษาท้องถิ่น องค์ประกอบภายนอกที่เรียกว่าจุดสังเกต ซึ่งสามารถวางโดยตั้งใจหรือจุดสังเกตตามธรรมชาติ ใช้ในการระบุตำแหน่ง เครื่องหมายหรือบีคอนเทียมจะถูกติดไว้รอบๆ หุ่นยนต์ในระยะแรก และเซ็นเซอร์ของหุ่นยนต์จะบันทึกสัญญาณเหล่านี้เพื่อระบุตำแหน่งที่แน่นอน

เซ็นเซอร์เร่งความเร็ว

ที่มา: Pinterest

เซ็นเซอร์เร่งความเร็วในวิทยาการหุ่นยนต์เป็นอุปกรณ์ที่ใช้วัดความเร่งและความเอียงของหุ่นยนต์  มาตรความเร่ง ได้รับผลกระทบจากแรงสองประเภท:

แรงสถิตย์ - แรงที่มีอยู่ระหว่างวัตถุสองชิ้นใดๆ เราสามารถกำหนดได้ว่าหุ่นยนต์จะเอียงมากเพียงใดโดยการตรวจจับแรงโน้มถ่วงของมัน พารามิเตอร์นี้มีประโยชน์สำหรับการปรับสมดุลหุ่นยนต์หรือการประเมินว่าหุ่นยนต์กำลังขึ้นเนินหรือลงเนิน

Dynamic Force - ความเร็วที่ต้องเคลื่อนย้ายวัตถุ ความเร็ว/ความเร็วที่หุ่นยนต์เคลื่อนที่ถูกกำหนดโดยการวัดแรงไดนามิกด้วยมาตรความเร่ง

เซ็นเซอร์หุ่นยนต์อื่นๆ

ที่มา: Unsplash

ขณะนี้มีเซ็นเซอร์หลายร้อยตัวที่สามารถตรวจจับทุกสิ่งที่คุณสามารถจินตนาการได้ และแทบจะยากที่จะแสดงรายการทั้งหมด นอกเหนือจากที่กล่าวข้างต้น ยังมีเซ็นเซอร์อื่นๆ อีกมากมายที่ใช้สำหรับการใช้งานเฉพาะด้าน พิจารณาเงื่อนไขต่อไปนี้:

เซ็นเซอร์ความชื้นใช้เพื่อกำหนดปริมาณความชื้นในอากาศ ความชื้น

เซ็นเซอร์ก๊าซถูกสร้างขึ้นเพื่อตรวจจับก๊าซจำเพาะ

โพเทนชิโอมิเตอร์มีความหลากหลายอย่างยิ่งและสามารถใช้งานได้หลากหลาย

เซนเซอร์วัดสนามแม่เหล็กจะวัดความแรงของสนามแม่เหล็กที่ล้อมรอบ

สรุป

สามารถใช้โฟโตรีซีสเตอร์หรือเซ็นเซอร์อินฟราเรดสองสามตัวเพื่อสร้างหุ่นยนต์หลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางแบบง่ายๆ ยิ่งหุ่นยนต์ของคุณซับซ้อนมากขึ้นเท่าไร ก็ยิ่งมีเซ็นเซอร์มากขึ้นเท่านั้น การดำเนินการครั้งเดียวอาจจำเป็นต้องใช้ เซ็นเซอร์หลายตัวหรืองานหลายอย่างอาจสำเร็จได้ด้วยเซ็นเซอร์ตัวเดียว

บางครั้งงานอาจเสร็จสิ้นได้โดยใช้เซ็นเซอร์หลายตัวที่มีอยู่ เลือกเซ็นเซอร์ที่เหมาะสมที่สุด โดยขึ้นอยู่กับความพร้อมใช้งาน ความสามารถในการจ่าย และความสะดวกในการใช้งาน อย่างไรก็ตาม ยังมีทางเลือกในการซื้อก แขนหุ่นยนต์พร้อมเซ็นเซอร์ ผู้ผลิตแนบมาด้วย วิธีนี้จะช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายในการซื้อแต่ละชิ้นโดยแยกจากกัน