Nguồn: Bapt
Cảm biến là tầm nhìn của robot về thế giới bên ngoài. Robot sử dụng các cảm biến để hiểu và đo lường các đặc điểm hình học và vật lý của các vật thể trong môi trường xung quanh. Robot, đặc biệt là robot tự động, đòi hỏi khả năng cảm nhận môi trường xung quanh.
Cảm biến bên trong và bên ngoài là hai loại cảm biến được sử dụng phổ biến. Các cảm biến bên trong trong chế tạo robot cung cấp thông tin về robot, chẳng hạn như nó đang ở đâu, nó đang di chuyển với tốc độ như thế nào và tăng tốc như thế nào, cùng nhiều thông tin khác. Cảm biến bên ngoài trong robot thu thập dữ liệu từ thế giới bên ngoài bao gồm thông tin như điểm tiếp xúc giữa một cánh tay robot thủy lực và sản phẩm mà nó đang hoạt động.
Có nhiều loại cảm biến khác nhau trong chế tạo robot để bạn lựa chọn và chúng ta sẽ xem xét các đặc tính của một số trong số chúng, cũng như lý do và nơi chúng được sử dụng.
Cảm biến ánh sáng
Nguồn: Bapt
A cảm biến ánh sáng trong robot được sử dụng để phát hiện ánh sáng và tạo ra sự chênh lệch điện áp. Một máy ảnh được điều khiển bằng máy tính trong tầm nhìn của robot Hệ thống cho phép robot xem và điều chỉnh hành động của nó cho phù hợp. Điện trở quang và tế bào quang điện là hai cảm biến ánh sáng được sử dụng nhiều nhất trong robot. Ống quang, bóng bán dẫn quang, CCD và các cảm biến ánh sáng khác hiếm khi được sử dụng.
Điện trở quang là một loại điện trở có điện trở thay đổi theo lượng ánh sáng chiếu vào; nhiều ánh sáng hơn có nghĩa là ít điện trở hơn, và ít ánh sáng hơn có nghĩa là nhiều điện trở hơn. Chúng dễ dàng tích hợp vào robot phụ thuộc vào ánh sáng.
Pin quang điện mặt trời biến ánh sáng mặt trời thành điện. Điều này đặc biệt hữu ích để phát triển robot năng lượng mặt trời. Trong khi pin quang điện có thể được coi là nguồn năng lượng, nó cũng có thể được chuyển đổi thành cảm biến bằng cách sử dụng bóng bán dẫn và tụ điện.
Tầm nhìn 2D & 3D: Hình ảnh thị giác máy tính hai chiều phẳng, được chia tỷ lệ để tính chiều dài và chiều rộng chứ không phải chiều cao. Mặc dù vị trí và vị trí của các phần tử khác nhau, tầm nhìn ba chiều cho phép rô-bốt xác định hướng của bộ phận cần được xử lý hiệu quả hơn. Cánh tay robot có thể được dẫn hướng chính xác bởi hệ thống thị giác 3D trong quá trình lắp ráp và cánh tay robot có thể cung cấp nhiều góc nhìn khác nhau cho việc kiểm tra lắp ráp quan trọng.
cảm biến âm thanh
Nguồn: Bapt
Cảm biến âm thanh trong robot hoạt động theo cách tương tự như micrô, nhưng chúng thường được kết nối với các mạch đánh giá biên độ của âm thanh đến giá trị ngưỡng và báo cáo kết quả cho robot. Tiếng ồn trở nên to hơn khi biên độ tăng.
Điều này có thể hữu ích cho robot nghiên cứu động vật hoang dã; phát hiện và theo dõi tiếng động lớn có thể là một trong những điểm dữ liệu được sử dụng để xác định vị trí động vật hoang dã. Cảm biến âm thanh để nhận dạng giọng nói, phản hồi các lệnh của người dùng, là một ứng dụng phức tạp hơn.
Một robot cơ bản có thể được lập trình để di chuyển bằng cách lắng nghe âm thanh. Hãy xem xét một robot thực hiện một lần vỗ tay bên phải và hai lần vỗ tay bên trái. Nhận dạng giọng nói và giọng nói đều có thể được thực hiện bằng cách sử dụng cùng một micrô trong các robot phức tạp. Cảm biến âm thanh khó thực hiện hơn cảm biến ánh sáng vì chúng tạo ra sự chênh lệch điện áp rất nhỏ và phải được khuếch đại để tạo ra sự thay đổi điện áp rõ rệt.
Cảm biến tiệm cận
Nguồn: Bapt
A cảm biến tiệm cận trong robot có thể phát hiện một vật thể ở gần mà không cần chạm vào cơ thể. Bộ phát gửi bức xạ điện từ đến cảm biến bên cạnh, bộ thu nhận và phân tích tín hiệu phản hồi gián đoạn. Kết quả là lượng ánh sáng nhận được trong khu vực có thể được sử dụng để xác định xem các vật thể lân cận có hiện diện hay không. Đối với robot, các cảm biến cung cấp phương pháp tránh va chạm.
Có nhiều loại cảm biến tiệm cận khác nhau, nhưng chỉ một số loại được sử dụng phổ biến trong robot.
Bộ thu phát hồng ngoại (IR): Khi phát hiện vật cản, đèn LED IR sẽ phát ra chùm tia sáng IR phản chiếu ánh sáng mà bộ thu IR nhận được.
Cảm biến siêu âm: Các cảm biến này tạo ra sóng âm tần số cao và tiếng vang được ghi lại cho biết vật thể đã bị phá vỡ. Cảm biến siêu âm cũng có thể được sử dụng để đo khoảng cách.
Điện trở quang: Mặc dù điện trở quang là cảm biến ánh sáng, nhưng nó cũng có thể được sử dụng như cảm biến tiệm cận. Khi một vật thể tiếp cận cảm biến, lượng ánh sáng thay đổi, khiến điện trở của điện trở quang thay đổi. Đây là vấn đề có thể phát hiện và xử lý được.
Cảm biến xúc giác
Nguồn: Bapt
Cảm biến xúc giác là một thiết bị xác định xem một vật thể có tiếp xúc hay không. Cảm biến xúc giác cho phép robot “chạm và cảm nhận” các vật thể thông thường như tay vịn cầu thang và hệ thống đèn mờ hoặc sáng bằng cách nhấn vào chân đế. Những cảm biến này được sử dụng để giám sát các ứng dụng và tương tác với môi trường một cách nhẹ nhàng. Nó được chia thành hai loại: Cảm biến cảm ứng và cảm biến lực.
Cảm biến chạm
Cảm biến cảm ứng trong chế tạo robot hay còn gọi là cảm biến tiếp xúc là thiết bị có thể phát hiện và cảm nhận được thao tác chạm của cảm biến hoặc vật thể. Công tắc vi mô, công tắc giới hạn và các thiết bị nhỏ khác thường được sử dụng. Phần lớn các cảm biến này được robot sử dụng để tránh chướng ngại vật. Khi các cảm biến này phát hiện vật cản, robot sẽ được giao một nhiệm vụ có thể đảo ngược, bật, bật, dừng, v.v.
Cảm biến lực
Cảm biến lực trong robot được sử dụng để tính toán các lực liên quan đến các chức năng khác nhau của robot, chẳng hạn như tải và dỡ máy, quản lý vật liệu, v.v. Cảm biến này cũng sẽ cải thiện quá trình lắp ráp để khắc phục sự cố. Một cảm biến mô-men xoắn lực cung cấp cho cánh tay robot cảm giác hoàn thành nhiệm vụ lắp ráp; cảm biến trạng thái bên trong được sử dụng cho đo tác động cuối cùng.
Cảm biến nhiệt độ
Nguồn: Pinterest
Cảm biến nhiệt độ trong robot đo sự thay đổi nhiệt độ/nhiệt độ trong môi trường nơi chúng được sử dụng. Nó hoạt động dựa trên khái niệm về sự thay đổi chênh lệch điện áp khi nhiệt độ thay đổi; sự thay đổi điện áp này cung cấp nhiệt độ tương đương cho khu vực xung quanh. Nhiệt độ không khí, nhiệt độ bề mặt và nhiệt độ ngâm đều là những ứng dụng cho cảm biến nhiệt độ.
Cảm biến điều hướng và định vị
Nguồn: Pinterest
Cảm biến định vị trong robot được sử dụng để ước tính vị trí của robot. GPS là cảm biến định vị phổ biến nhất (Hệ thống định vị toàn cầu). Các vệ tinh quay quanh hành tinh của chúng ta gửi tín hiệu, được thu và xử lý bởi máy thu robot. Tính toán vị trí và vận tốc gần đúng của robot bằng cách sử dụng dữ liệu được phân tích. Ba cảm biến điều hướng phổ biến nhất bao gồm;
GPS
Hệ thống định vị toàn cầu (GPS) là cảm biến định vị được sử dụng rộng rãi nhất. Các vệ tinh quay quanh hành tinh của chúng ta gửi tín hiệu, được thu và xử lý bởi bộ thu của robot. Dữ liệu đã xử lý có thể được sử dụng để tính toán vị trí và vận tốc gần đúng của robot.
Kia là Hệ thống GPS cực kỳ hữu ích cho robot ở ngoài trời, nhưng chúng không hiệu quả trong nhà. Hiện tại chúng cũng hơi đắt tiền, nhưng nếu giá của chúng giảm, bạn sẽ sớm thấy hầu hết các robot được trang bị mô-đun GPS.
La bàn từ kỹ thuật số
Tương tự như la bàn từ tính di động, La bàn từ tính kỹ thuật số sử dụng từ trường của trái đất để tạo ra các phép đo định hướng, hướng dẫn rô-bốt của bạn đi theo hướng thích hợp để tiếp cận mục tiêu. Những cảm biến này rẻ hơn mô-đun GPS, tuy nhiên, nếu bạn cần cả phản hồi vị trí và điều hướng, nên sử dụng la bàn cùng với mô-đun GPS.
Nội địa hóa
Nhiệm vụ tự động xác định vị trí của robot trong môi trường phức tạp được gọi là bản địa hóa. Các yếu tố bên ngoài được gọi là cột mốc, có thể được đặt có mục đích hoặc cột mốc tự nhiên, được sử dụng để xác định vị trí. Các điểm đánh dấu hoặc đèn hiệu nhân tạo được đặt xung quanh robot trong giai đoạn đầu và cảm biến của robot ghi lại các tín hiệu này để xác định vị trí chính xác của nó.
Cảm biến gia tốc
Nguồn: Pinterest
Cảm biến gia tốc trong robot là thiết bị đo gia tốc và độ nghiêng của robot. Gia tốc kế chịu tác dụng của hai loại lực:
Lực tĩnh - lực tồn tại giữa hai vật bất kỳ. Chúng ta có thể xác định mức độ nghiêng của robot bằng cách phát hiện trọng lực của nó. Thông số này rất hữu ích để cân bằng rô-bốt hoặc đánh giá xem rô-bốt đang đi lên dốc hay xuống dốc.
Lực động – Tốc độ mà một vật phải được di chuyển. Tốc độ/tốc độ di chuyển của robot được xác định bằng cách đo lực động bằng gia tốc kế.
Cảm biến robot khác
Nguồn: Bapt
Hiện nay có hàng trăm cảm biến có thể cảm nhận được bất cứ điều gì bạn có thể tưởng tượng và gần như khó để liệt kê tất cả. Ngoài những loại được liệt kê ở trên, còn có nhiều loại cảm biến khác được sử dụng cho các ứng dụng cụ thể. Hãy xem xét các điều kiện sau:
Cảm biến độ ẩm được sử dụng để xác định lượng hơi ẩm trong không khí. Độ ẩm
Cảm biến khí được chế tạo để phát hiện các loại khí cụ thể.
Chiết áp cực kỳ linh hoạt và có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng.
Cảm biến từ trường đo cường độ từ trường xung quanh chúng
Kết luận
Một vài điện trở quang hoặc cảm biến hồng ngoại có thể được sử dụng để chế tạo một robot tránh chướng ngại vật đơn giản. Robot của bạn càng phức tạp thì càng có nhiều cảm biến. Một thao tác đơn lẻ có thể cần sử dụng nhiều cảm biếnhoặc một số công việc có thể được thực hiện chỉ bằng một cảm biến.
Một nhiệm vụ đôi khi có thể được hoàn thành bằng cách sử dụng bất kỳ cảm biến nào có sẵn. Dựa trên tính sẵn có, khả năng chi trả và sự thuận tiện khi sử dụng, hãy chọn cảm biến lý tưởng. Tuy nhiên, cũng có tùy chọn mua một cánh tay robot có cảm biến được nhà sản xuất gắn vào nó. Điều này lý tưởng giúp bạn tiết kiệm chi phí mua từng sản phẩm độc lập với sản phẩm kia.