Αισθητήρες ρομπότ - Όλες οι έννοιες που πρέπει να γνωρίζετε και 5+ Σημαντικές ερωτήσεις

Αισθητήρες ρομπότ

Συντελεστές εικόνας: “SEER: Προσομοιωτική συναισθηματική έκφραση Ro"(CC BY-NC-ND 2.0) με Ars Electronica

Το θέμα της συζήτησης: Αισθητήρες ρομπότ και τα χαρακτηριστικά τους

Τι είναι οι αισθητήρες ρομπότ; | Ρομποτική καθοδηγούμενη από αισθητήρα

Ρομπότ Οι αισθητήρες είναι οι αισθητήρες που χρησιμοποιεί ένα ρομπότ για να επικοινωνήσει με το περιβάλλον του υπολογίζοντας τις φυσικές ποσότητες γύρω από αυτό. Οι αισθητήρες λειτουργούν βάσει της θεωρίας της μεταγωγής, η οποία περιλαμβάνει τη μετατροπή ενέργειας από τη μία μορφή στην άλλη και τα δεδομένα που ανιχνεύονται υποβάλλονται σε επεξεργασία από έναν ελεγκτή, ο οποίος επιτρέπει στο ρομπότ να κάνει δράση. Οι αισθητήρες ρομπότ παρακολουθούν επίσης την κατάσταση ενός ρομπότ μαζί με τη γύρω περιοχή.

αισθητήρες ρομπότ
Διαφορετικοί τύποι αισθητήρων ρομπότ. Συντελεστές εικόνας: Open Source Robotics Foundation, Роботизовані датчикиCC-BY 3.0

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, οι αισθητήρες ρομπότ χρησιμοποιούνται για την εκτίμηση της κατάστασης ενός ρομπότ και του περιβάλλοντός του. Για να επιτρέπεται η αποδεκτή συμπεριφορά, αυτά τα σήματα μεταφέρονται σε έναν ελεγκτή. Οι ρομποτικοί αισθητήρες διαμορφώνονται σύμφωνα με τους ρόλους των ανθρώπινων αισθητηρίων οργάνων. Για να λειτουργούν σωστά, τα ρομπότ χρειάζονται πολλές γνώσεις για το περιβάλλον τους.

Γιατί οι αισθητήρες είναι σημαντικοί για τα ρομπότ;

Οι αισθητήρες ρομπότ μπορεί να έχουν μηχανικό, χημικό ή ηλεκτρικό χαρακτήρα και κάθε λειτουργία του αισθητήρα βασίζεται στην αρχή της μεταγωγής, η οποία μεταφέρει ενέργεια από τον ένα τύπο στον άλλο. Οι αισθητήρες ρομπότ επιτρέπουν στο ρομπότ να ανταποκρίνεται στο περιβάλλον του με ευέλικτο τρόπο. Τα ρομπότ μπορούν να βλέπουν και να αισθάνονται με τη βοήθεια αισθητήρων, οι οποίοι θα τους επιτρέψουν να εκτελέσουν πιο πολύπλοκες εργασίες.

Οι αισθητήρες ρομπότ παρακολουθούν την υγεία των ρομπότ και τα περίχωρά τους, στέλνοντας ηλεκτρονικά σήματα στους ελεγκτές των ρομπότ. Απαιτούνται αισθητήρες για να παρακολουθούν τα ρομπότ. Τα ρομπότ χρειάζονται γνώση σχετικά με τη θέση και την κίνηση του σώματος και των μερών τους για να παρακολουθούν τη συμπεριφορά τους.

Χαρακτηριστικά των αισθητήρων στη ρομποτική

Τα χαρακτηριστικά των αισθητήρων ρομπότ μας βοηθούν στον προσδιορισμό του κατάλληλου αισθητήρα για το ρομπότ σε διάφορες καταστάσεις. Μερικά από τα βασικά χαρακτηριστικά των αισθητήρων ρομπότ περιγράφονται παρακάτω:

Ακρίβεια

Η ακρίβεια ενός αισθητήρα αναφέρεται στην εγγύτητα της καταγεγραμμένης τιμής του αισθητήρα στην πραγματική τιμή. Αυτό αρθρώνεται συχνά ως μια σειρά τιμών. Για παράδειγμα, +/- 1 mm. Κοιτάζοντας την παρακάτω ενότητα βαθμονόμησης, μπορούμε συχνά να αυξήσουμε την ακρίβεια των αισθητήρων ρομπότ. Ως εκ τούτου, η ακρίβεια είναι η διαφορά μεταξύ της εξόδου του αισθητήρα και της πραγματικής τιμής, δηλαδή, σφάλμα = μετρούμενη τιμή - πραγματική τιμή.

Διακρίβωση

Η ακρίβεια και η ανάλυση των αισθητήρων ρομπότ μπορούν επίσης να βελτιωθούν με βαθμονόμηση. Ένα ξεχωριστό τμήμα έχει αφιερωθεί στην ανάλυση. Η βαθμονόμηση είναι η μέθοδος σύγκρισης της απόδοσης του αισθητήρα με κάποιες γνωστές ποσότητες, οι οποίες μπορούν να εκτελεστούν από έναν προμηθευτή ή από εσάς και αυτές οι πληροφορίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν περαιτέρω για τη δημιουργία μιας εξίσωσης που συνδέει αυτά τα δύο.

Αυτή η εξίσωση θα παράγει καλύτερα αποτελέσματα από τις προεπιλεγμένες τιμές κατά την επεξεργασία δεδομένων αισθητήρα. Πρέπει επίσης να καταλάβετε πότε ο αισθητήρας υπερφορτώνεται (όταν πηγαίνετε πάνω ή κάτω από το όριο του τι μπορεί να μετρήσει) και τα δεδομένα γίνονται λιγότερο αξιόπιστα ή χωρίς νόημα.

Ανάλυση

Είναι ζωτικής σημασίας να γνωρίζουμε πόσο μικρή είναι η ανίχνευση των αισθητήρων ρομπότ έως ότου ξέρουμε πόσο ακριβής είναι. Ένας αισθητήρας θερμοκρασίας με ανάλυση 5 μοιρών, για παράδειγμα, δεν μπορεί να διακρίνει μεταξύ 30 και 32 μοιρών. Ως αποτέλεσμα, η ανάλυση αναφέρεται στο μικρότερο ποσό αλλαγής στην είσοδο που ο αισθητήρας μπορεί να ανιχνεύσει και να υποδείξει αξιόπιστα.

Γραμμικότητα

Είτε η απόδοση των αισθητήρων ρομπότ είναι γραμμική είτε όχι, αυτές οι πληροφορίες καθίστανται χρήσιμες όταν τροφοδοτείτε την έξοδο του αισθητήρα σε έναν υπολογιστή χαμηλού επιπέδου που δεν μπορεί να κάνει πολλούς υπολογισμούς και να σχεδιάσει την εξίσωση βαθμονόμησης. Η καμπύλη βαθμονόμησης καθορίζει τη γραμμικότητα. Κάτω από τη στατική κατάσταση, η σταθερή καμπύλη αναφοράς απεικονίζει το πλάτος o / p έναντι του πλάτους i / p και την ομοιότητα με μια ευθεία γραμμή ή γραμμικότητα.

Επαναληψιμότητα

Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό των αισθητήρων ρομπότ είναι ότι πρέπει να δίνει το ίδιο αποτέλεσμα κάθε φορά που μετράτε τις ίδιες συνθήκες. Αυτό παρέχει την επαναληψιμότητα των αισθητήρων.

Dead Band και Υστέρηση

Σε μηχανικά συστήματα όπως τα ρομπότ, κάποια κλίση στα γρανάζια προκαλεί πάντα μια διαφορετική τιμή ανάλογα με την κατεύθυνση της κίνησης (υστέρηση) ή μια νεκρή ζώνη όταν οι αισθητήρες ρομπότ δεν ανιχνεύουν κάποια κίνηση.

Έκπτωση

Ο υπολογισμός συγκεκριμένων αισθητήρων ρομπότ έχει εγγενή μετατόπιση. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για τα γυροσκόπια ρυθμού. Θα χρειαστείτε ένα μοντέλο με χαμηλή κλίση (όσο χαμηλότερη είναι η κλίση, τόσο περισσότερο κοστίζει), καθώς και τη δυνατότητα φιλτραρίσματος της εξόδου των αισθητήρων. Για παράδειγμα, το ρομπότ είναι στάσιμο. Είναι κατανοητό ότι ο αισθητήρας δεν περιστρέφεται, οπότε μπορείτε να αγνοήσετε το γυροσκόπιο και να κάνετε φανταχτερά πράγματα όπως να αγνοήσετε τον αισθητήρα ή / και να καθορίσετε τους ρυθμούς μετατόπισης και να τους εφαρμόσετε για να αυξήσετε την απόδοση του αισθητήρα.

Θερμοκρασία

Η θερμοκρασία έχει δύο συνιστώσες που αντιστοιχούν στα χαρακτηριστικά των αισθητήρων ρομπότ. Το πρώτο είναι η ικανότητα διατήρησης του ελέγχου θερμοκρασίας. Ένα κοινό πρόβλημα με πολλούς αισθητήρες είναι αν η τιμή του αισθητήρα μετακινείται / αλλάζει καθώς η θερμοκρασία αλλάζει ή όχι. Υπάρχουν επίσης δύο ενότητες της δεύτερης προδιαγραφής θερμοκρασίας:

  1. Ωφέλιμη θερμοκρασία - Ποιο είναι το ελάχιστο και μέγιστο εύρος θερμοκρασίας του αισθητήρα;
  2. Θερμοκρασία αποθήκευσης - Ποια είναι η χαμηλότερη / υψηλότερη θερμοκρασία που μπορούν να είναι οι αισθητήρες έως ότου υποστούν ζημιά;
Αισθητήρες ρομπότ: Αισθητήρας θερμοκρασίας LM 35 © Nevit Dilmen, Θερμόμετρο ημιαγωγού αισθητήρα θερμοκρασίας LM35 1480374 5 6 HDR ενισχυτήCC BY-SA 3.0

Οπτικό πεδίο (FOV)

Το FOV (Field of View) είναι μια κρίσιμη προδιαγραφή που δείχνει ποια περιοχή (συνήθως γωνιακή) μπορούν να δουν οι αισθητήρες ρομπότ. Οριζόντια (hFOV) και κατακόρυφα (vFOV) στοιχεία αναφέρονται συχνά. Για παράδειγμα, 70 × 30 μοίρες αντιπροσωπεύει hFOV x vFOV αντίστοιχα.

Μέγεθος σημείου

Αυτό αφορά κυρίως τα λέιζερ, αλλά το να γνωρίζουμε πόσο μεγάλο είναι το μέγεθος του σημείου σε μια δεδομένη απόσταση είναι σημαντικό (το σημείο μεγαλώνει με το διάστημα). Αυτό το μέγεθος σημείου είναι κρίσιμο για τον καθορισμό του μεγέθους των αντικειμένων που μπορούν να προβληθούν. Για να δείτε μέσα από τη σκόνη, τη βροχή και το χιόνι, το μικρό μέγεθος σημείου είναι απαραίτητο. Τόσο μια οριζόντια όσο και κάθετη κλίμακα σημείου μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να το εκφράσουν. Είναι σύνηθες για τον κατασκευαστή των αισθητήρων ρομπότ να δημοσιεύει μόνο μία από τις δύο τιμές, επειδή η άλλη είναι μεγαλύτερη.

Έντυπο εξόδου

Κάποιος πρέπει να κατανοήσει τη μορφή εξόδου του αισθητήρα. Για αναλογική έξοδο, για παράδειγμα, μπορεί να θέλετε να μάθετε ποιο είναι το εύρος τάσης ή αντίστασης. Εάν η παραγωγή βρίσκεται σε υψηλότερο στάδιο, βεβαιωθείτε ότι έχετε την κατάλληλη συμβολή. 4-20mA, τάση, USB, ethernet, serial και CAN είναι όλοι οι συνηθισμένοι τύποι εξόδου. Λάβετε υπόψη ότι οι κάμερες gigabit ethernet χρησιμοποιούν συχνά ένα πακέτο jumbo (μεγάλο MTU) που δεν είναι συμβατό με τα ασύρματα πρότυπα 802.11 και απαιτεί ενσύρματη σύνδεση.

Δύναμη

Κάποιος πρέπει να ξέρει πόση ενέργεια καταναλώνουν οι αισθητήρες ρομπότ και τι εύρος τάσης μπορεί να δεχτεί για να τροφοδοτήσει σωστά το σύστημα. Ορισμένοι αισθητήρες ρομπότ θα έχουν ένα ευρύ φάσμα, ενώ άλλοι χρειάζονται μόνο ένα DC-DC για μια αυστηρά ελεγχόμενη τάση εισόδου.

Αξιοπιστία

Η αξιοπιστία είναι μια σύνθετη παράμετρος για αξιολόγηση για αισθητήρες ρομπότ. Αρκετοί παράγοντες επηρεάζουν την αξιοπιστία. Είναι το πρόγραμμα καλά ανεπτυγμένο και ανθεκτικό; Είναι ο αισθητήρας ανθεκτικός όσον αφορά τη φυσική δύναμη; Είναι καλά κατασκευασμένο; Υπάρχει ηλεκτρική ασφάλεια (δίοδοι προστασίας, ασφάλειες κ.λπ.); Είναι οι σύνδεσμοι σε καλή κατάσταση; Θα πέσουν οι σύνδεσμοι; Είναι ανθεκτικό στο νερό; Διαθέτει σφραγισμένη από σκόνη; Ο κατάλογος τέτοιων ερωτήσεων δεν μπορεί ποτέ να παραλείψει.

Πώς ταξινομούνται οι αισθητήρες; | Τύποι αισθητήρων ρομπότ

Ιδιοδεκτικοί και Εξωληπτικοί Αισθητήρες στη Ρομποτική

Η κύρια ταξινόμηση των αισθητήρων ρομπότ γίνεται με βάση τη θέση των ερεθισμάτων-

Ιδιοδεκτικοί αισθητήρες | Εσωτερικοί αισθητήρες στη ρομποτική

Οι αισθητήρες Proprioceptive (PC) παρέχουν στο ρομπότ μια αίσθηση του εαυτού του. Υπολογίζουν τις εσωτερικές τιμές στο σύστημα ρομπότ, όπως γωνία σύνδεσης, θέση τροχού, επίπεδο μπαταρίας και ούτω καθεξής.

Εξωληπτικοί αισθητήρες | Εξωτερικοί αισθητήρες στη ρομποτική

Οι αισθητήρες που παρέχουν γνώσεις σχετικά με την εξωτερική κατάσταση, όπως παρατηρήσεις του περιβάλλοντος και των αντικειμένων του, είναι γνωστοί ως εξωσυνδετικοί (EC).

Ενεργοί και παθητικοί αισθητήρες στη ρομποτική

Ένα άλλο σύνολο ταξινόμησης βασίζεται στον τρόπο διάχυσης της ενέργειας-

Ενεργοί αισθητήρες στη ρομποτική

Ενεργοί αισθητήρες, όπως αισθητήρες με βάση ραντάρ, λειτουργούν εκπέμποντας ακτινοβολία (Α).

Παθητικοί αισθητήρες στη ρομποτική

Οι παθητικοί αισθητήρες είναι αισθητήρες που λαμβάνουν παθητικά ενέργεια, όπως μια κάμερα (P).

Διαφορετικοί τύποι αισθητήρων που χρησιμοποιούνται στα ρομπότ | Αισθητήρες και μετατροπείς ρομπότ

Μερικοί από τους τυπικούς αισθητήρες ρομπότ μπορούν να ταξινομηθούν σε ιδιοδεκτικούς και εξωσυνδετικούς, και ενεργούς και παθητικούς, αντίστοιχα, όπως δίνεται στον ακόλουθο πίνακα:

Τύπος αισθητήραΣύστημα αισθητήρωνΥπολογιστής / ECΛ / Π
Αισθητήρας αφής (Ανίχνευση φυσικής επαφής)Διακόπτες επαφήςECP
Οπτικά εμπόδιαA
Αισθητήρες εγγύτητας χωρίς επαφήA
Αισθητήρας τροχού και κίνησης (Ανίχνευση ταχύτητας και θέσης)Κωδικοποιητής βουρτσώνPCP
Οπτικός κωδικοποιητήςA
Synchros, περίστροφοA
ΠοτενσιόμετροP
Επαγωγικός κωδικοποιητήςA
Χωρητικός κωδικοποιητήςA
Μαγνητικός κωδικοποιητήςA
Αισθητήρας κεφαλίδας (προσανατολισμός ρομπότ σχετικά με το πλαίσιο αναφοράς)ΓυροσκόπιοPCP
πυξίδαECP
ΚλινόμετροECΡ / Α
Επίγειος φάρος (εντοπισμός σε σταθερό πλαίσιο αναφοράς)GPSECA
Ανακλαστικός φάρος
Ενεργός υπερηχητικός φάρος
Ενεργός οπτικός / φάρος RF
Ενεργό εύροςΑισθητήρες υπερήχωνECA
Αισθητήρες ανακλαστικότητας
Λέιζερ μετρητή
Αισθητήρας κίνησης / ταχύτηταςΡαντάρ DopplerECA
Ήχος Doppler
Αισθητήρας με βάση την όρασηΠακέτο παρακολούθησης αντικειμένωνECP
Πακέτο Visual Ranging

Πώς χρησιμοποιούν τα ρομπότ αισθητήρες; | Ποια προβλήματα μπορούν να λύσουν τα ρομπότ χρησιμοποιώντας αισθητήρες ?

Εφαρμογές αισθητήρων στη Ρομποτική

Τα ρομπότ, σε αντίθεση με τους ανθρώπους και τα ζώα, δεν έχουν φυσικές αισθήσεις. Οι μηχανικοί θα πρέπει να τα αναπτύξουν ως αισθητήρες για ρομπότ. Τα ρομπότ χρησιμοποιούν αισθητήρες για να χτίσουν μια εικόνα του κόσμου στον οποίο βρίσκονται. Το LIDAR είναι ένα παράδειγμα ενός αισθητήρα που χρησιμοποιείται σε ορισμένα ρομπότ (Light Detection And Ranging).

Το LiDAR είναι μια συσκευή μέτρησης απόστασης που χρησιμοποιεί λέιζερ. Τα λέιζερ φωτίζουν τα αντικείμενα στην ατμόσφαιρα και στη συνέχεια τα αντικατοπτρίζουν. Το ρομπότ χρησιμοποιεί αυτές τις αντανακλάσεις για να χτίσει έναν χάρτη της γύρω περιοχής. Το LiDAR λέει στα ρομπότ τι συμβαίνει στο περιβάλλον τους και πού είναι.

Ποιοι αισθητήρες χρησιμοποιούνται στα ρομπότ;

Τύποι αισθητήρων όρασης που χρησιμοποιούνται στη ρομποτική | Ρομποτική οπτικών αισθητήρων

Οι αισθητήρες όρασης χρησιμοποιούν εικόνες για να αξιολογήσουν την παρουσία, τον προσανατολισμό και την ακρίβεια των κοντινών αντικειμένων. Η λήψη και η επεξεργασία εικόνας συνδυάζονται σε αισθητήρες όρασης και μπορούν να πραγματοποιηθούν επιθεωρήσεις πολλαπλών σημείων με μόνο έναν αισθητήρα. Τα δεδομένα ανταλλάσσονται επίσης μεταξύ της βιντεοκάμερας και της μονάδας επεξεργασίας υπολογιστή μέσω αισθητήρων όρασης. Οι μονόχρωμοι και έγχρωμοι αισθητήρες όρασης είναι οι δύο μορφές αισθητήρων όρασης.

Οι κάμερες είναι απαραίτητες για τα ρομπότ να διασχίζουν το περιβάλλον και να αποφεύγουν τη σύγκρουση με κοντινά αντικείμενα, επειδή είναι αισθητήρες που συλλαμβάνουν και αναλύουν δεδομένα. Η 2D απεικόνιση, η ανίχνευση 3D, η υπερηχητική και η υπέρυθρη ακτινοβολία είναι όλα παραδείγματα τεχνολογίας κάμερας.

Συντελεστές εικόνας: ΤζάισλινγκΡομπότ Luftwaffen EigentumCC BY-SA 4.0

2D απεικόνιση

Οι ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές μοιάζουν με φωτογραφικές μηχανές στην εμφάνιση, αλλά βασίζονται σε πολύ διαφορετικές επιστημονικές έννοιες. Μια ψηφιακή φωτογραφική μηχανή, σε αντίθεση με μια τηλεόραση, η οποία δημιουργεί εικόνες με pixel, συλλαμβάνει φωτονίο και τις μετατρέπει σε ηλεκτρικό σήμα, η οποία μπορεί να υποβληθεί σε επεξεργασία ως αριθμός. Το CCD και το CMOS είναι οι δύο τύποι δισδιάστατων ψηφιακών φωτογραφικών μηχανών.

3D ανίχνευση

Η ανίχνευση 3D είναι ένα αποτελεσματικό εργαλείο για πλοήγηση ρομπότ, καθώς παρέχει δεδομένα σχετικά με τον όγκο, το σχήμα, τη θέση, τον προσανατολισμό και την απόσταση ενός αντικειμένου. Διαφορετικές διεργασίες, όπως η στερεοφωνική όραση, το οργανωμένο φως και ο τριγωνισμός λέιζερ, μπορούν να παράγουν δεδομένα 3D.

Υπερηχητικός

Οι κάμερες υπερήχων, γνωστές και ως κάμερες σόναρ, υπολογίζουν το χρονικό διάστημα μεταξύ της μετάδοσης και της ανίχνευσης των ηχητικών κυμάτων για να προσδιοριστεί η απόσταση μεταξύ της κάμερας και ενός αντικειμένου. Άλλοι αισθητήρες υπερήχων ή ρομπότ που φέρουν αισθητήρες υπερήχων μπορούν επίσης να ανιχνευθούν χρησιμοποιώντας κάμερες υπερήχων.

Υπερηχητικός αισθητήρας ρομπότ; Συντελεστές εικόνας: Εικόνα από αρκούδα από Pixabay

Ρομπότ υπερύθρων αισθητήρων

Οι αισθητήρες υπερύθρων ρομπότ εντοπίζουν τις υπέρυθρες ακτίνες (IR) που εκπέμπονται από ένα αντικείμενο. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιήσουν το φως IR για προβολή προς ένα αντικείμενο-στόχο και να λάβουν το ανακλώμενο φως για να προσδιορίσουν την απόσταση ή την εγγύτητά του. Οι αισθητήρες υπερύθρων είναι οικονομικά αποδοτικοί και μπορούν να παρακολουθούν το υπέρυθρο φως σε μια ευρεία περιοχή. Λειτουργούν επίσης σε πραγματικό χρόνο. Είναι καλύτεροι από τους αισθητήρες υπερήχων στο να περιγράψουν την άκρη ενός αντικειμένου και να διακρίνουν το ένα πράγμα από το άλλο.

Ο αισθητήρας υπερύθρων λειτουργεί σε ρομπότ ακολουθίας γραμμών

Συντελεστές εικόνας: MarcmccombΟπαδός γραμμήςCC BY-SA 3.0

Στην οπτική πλοήγηση ή οπτική πλοήγηση, ένας αλγόριθμος οπτικής όρασης υπολογιστή και αισθητήρες οπτικών ρομπότ, όπως συσκευές εύρεσης εύρους με βάση λέιζερ και φωτογραφικές μετρικές κάμερες με συστοιχίες CCD, χρησιμοποιούνται για την εξαγωγή των οπτικών χαρακτηριστικών που απαιτούνται για τον εντοπισμό στον γύρω κόσμο, αν και υπάρχουν άλλες ποικιλίες τεχνικού συστήματος πλοήγησης και εντοπισμού με βάση την όραση. Τα ακόλουθα είναι τα κρίσιμα συστατικά κάθε μεθόδου:

  • Παραστάσεις του φυσικού κόσμου
  • Μοντέλα ανίχνευσης
  • Αλγόριθμοι για εντοπισμό

Ο απλούστερος τρόπος για να πάρετε ένα ρομπότ σε μια συγκεκριμένη τοποθεσία είναι να το κατευθύνετε απλά. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί με διάφορους τρόπους, όπως θάψιμο επαγωγικού βρόχου ή μαγνητών στο πάτωμα, σχεδίαση γραμμών στο πάτωμα ή εισαγωγή φάρων, μαρκαδόρων ή γραμμικών κωδικών στο περιβάλλον. Σε βιομηχανικά σενάρια, τέτοια Αυτοματοποιημένα Οχήματα (AGV) χρησιμοποιούνται για εργασίες μεταφοράς. Τα ρομπότ μπορούν να πλοηγούνται σε εσωτερικούς χώρους χρησιμοποιώντας εσωτερικά συστήματα εντοπισμού θέσης που βασίζονται σε IMU.

Αναπτύχθηκαν επίσης συστήματα πλοήγησης με βάση το Sonar. Τα ρομπότ μπορούν επίσης να χρησιμοποιούν ραδιοπλοήγηση για να αξιολογήσουν τη θέση τους. Ο ενσωματωμένος ελεγκτής πτήσης χρησιμοποίησε GPS για πλοήγηση και σταθεροποίηση, και δορυφορικά συστήματα αύξησης (SBAS) και αισθητήρες υψομέτρου, όπως βαρομετρικοί αισθητήρες πίεσης, χρησιμοποιούνται συχνά για τις μετρήσεις και οι αδρανειακοί αισθητήρες χρησιμοποιούνται σε ορισμένα αερομεταφερόμενα ρομπότ συστήματα πλοήγησης. Τα υποβρύχια συστήματα ακουστικής θέσης μπορούν να κατευθύνουν αυτόνομα υποβρύχια οχήματα.

Αισθητήρες δύναμης στη ρομποτική

Αισθητήρας δύναμης ρομπότ

Οι αισθητήρες δύναμης χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση δυνάμεων μεταξύ της βάσης του αισθητήρα και του αισθητηρίου στρώματος. Οι αισθητήρες FT, ή οι αισθητήρες δύναμης-ροπής, αντιλαμβάνονται τόσο τις δυνάμεις όσο και τις ροπές. Συνήθως τοποθετούνται λίγο πριν από το τελικός τελεστής για μια το χέρι του ρομπότ. Οι αισθητήρες μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών και υπάρχουν φθηνοί αναλογικοί αισθητήρες πίεσης μέχρι τους πιο δημοφιλείς αισθητήρες FT 6 αξόνων.

Δεδομένου ότι δεν είναι αισθητήρες αφής, δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ανίχνευση δυνάμεων ολίσθησης. Ωστόσο, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ανίχνευση ισχύος. Δεδομένης της ποικιλίας των διαθέσιμων αισθητήρων δύναμης, όπως δίνεται παρακάτω, η απόφαση ποια θα χρειαστείτε μπορεί να είναι δύσκολη.

  • Απλός αισθητήρας πίεσης.
  • Πιεζοηλεκτρικός αισθητήρας.
  • Αισθητήρας βασισμένος σε ένταση.
  • Χωρητικοί αισθητήρες FT.
  • Χωρητικοί και ανθεκτικοί ευέλικτοι αισθητήρες δύναμης.

Αισθητήρας θερμοκρασίας στη ρομποτική

Οι αισθητήρες θερμοκρασίας χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση αλλαγών στη θερμοκρασία περιβάλλοντος και βασίζεται στην ιδέα ότι μια αλλαγή στην τάση θα έχει την ίδια τιμή θερμοκρασίας με το περιβάλλον για μια αλλαγή θερμοκρασίας. Τα TMP35, TMP37, LM34, LM35 και άλλα είναι μερικά από τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα IC αισθητήρων θερμοκρασίας.

Τι αισθητήρες διαθέτει ένα βιομηχανικό ρομπότ;

Οι 2D οπτικοί αισθητήρες, οι οπτικοί αισθητήρες 3D, ο αισθητήρας δύναμης ή ροπής και οι αισθητήρες ανίχνευσης σύγκρουσης είναι οι πιο διαδεδομένοι αισθητήρες για βιομηχανικά ρομπότ. Μερικά από αυτά εξηγούνται ως εξής:

2D αισθητήρας όρασης

Ένα δισδιάστατο αισθητήρας όρασης είναι μια κάμερα που μπορεί να παρακολουθεί κινούμενα αντικείμενα και να εντοπίζει κομμάτια σε μια μεταφορική ταινία, μεταξύ άλλων. Αυτό είναι ικανό να ανιχνεύσει και να βοηθήσει το ρομπότ στον προσδιορισμό της θέσης του και το ρομπότ μπορεί στη συνέχεια να αλλάξει την κίνησή του ανάλογα με τις πληροφορίες που αποκτήθηκαν.

3D αισθητήρας όρασης

Για να γίνει αισθητή η τρίτη διάσταση του αντικειμένου, η συσκευή 3D όρασης πρέπει να έχει δύο κάμερες ή σαρωτές λέιζερ σε διαφορετικές γωνίες. Η συλλογή και τοποθέτηση τμημάτων, για παράδειγμα, απαιτεί τη χρήση τεχνολογίας τρισδιάστατης όρασης για τον εντοπισμό αντικειμένων και την παραγωγή τρισδιάστατων εικόνων, καθώς και την ανάλυση και επιλογή της βέλτιστης διαδικασίας συλλογής.

Αισθητήρας δύναμης | Αισθητήρες ροπής στη ρομποτική

Εάν ο οπτικός αισθητήρας παρέχει στο ρομπότ μάτια, ο αισθητήρας δύναμης / ροπής παρέχει στο ρομπότ μια αίσθηση αφής. Η δύναμη του τελικού τελεστή ανιχνεύεται από το ρομπότ χρησιμοποιώντας αισθητήρες δύναμης / ροπής. Στις περισσότερες περιπτώσεις, ο αισθητήρας δύναμης / ροπής τοποθετείται μεταξύ του ρομπότ και του προσαρτήματος, επιτρέποντας στο ρομπότ να παρακολουθεί όλες τις δυνάμεις που τροφοδοτούνται πίσω στο προσάρτημα.

Αισθητήρας ανίχνευσης σύγκρουσης

Αυτός ο αισθητήρας διατίθεται σε διάφορα σχήματα και μεγέθη και πρωταρχικός σκοπός του είναι να παρέχει ένα ασφαλές περιβάλλον εργασίας για τους χειριστές, το οποίο χρειάζονται περισσότερο τα συνεργατικά ρομπότ.

Τι αισθητήρες έχουν τα βοηθητικά ρομπότ;

Ένα βοηθητικό ρομπότ είναι ένας υπολογιστής που μπορεί να αισθανθεί, να επεξεργαστεί και να εκτελέσει πράξεις στην καθημερινή ζωή των ατόμων με αναπηρίες και των ηλικιωμένων. Η πιο δημοφιλής χρήση των αισθητήρων ρομπότ είναι η χρήση υπερήχων σόναρ για να βοηθήσει τους τυφλούς. Για χρόνια, τα ρομπότ χρησιμοποιούν υπερηχητικά σόναρ ως ένα εύρος συστήματος.

Αισθητήρας εύρους στη ρομποτική | Ρομπότ αισθητήρα εγγύτητας

Οι αισθητήρες εύρους χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό της απόστασης μεταξύ του αντικειμένου και της πλευράς του ρομπότ. Το εύρος λειτουργίας του είναι περιορισμένο. Η οπτική επεξεργασία χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της απόστασης. Τα ρομπότ χρησιμοποιούν αισθητήρες εμβέλειας για πλοήγηση και αποφυγή εμποδίων στο δρόμο τους. Ειδικές εφαρμογές για τους αισθητήρες εμβέλειας είναι ο προσδιορισμός της θέσης και των γενικών χαρακτηριστικών του εξαρτήματος στο φάκελο εργασίας του ρομπότ. Η πηγή φωτισμού σε αυτές τις καταστάσεις μπορεί να είναι πηγή φωτός, δέσμη λέιζερ ή υπερήχων.

Αισθητήρες θέσης στη ρομποτική

Κάθε αισθητήρας που μετρά τη θέση ενός αντικειμένου για χρήση σε εφαρμογές ελέγχου αναφέρεται ως αισθητήρας θέσης. Έχουν ένα ευρύ φάσμα αισθητήρων και έχουν μια ποικιλία εφαρμογών, από ρομποτική έως μηχανές μαγνητικής τομογραφίας. Αυτός είναι ένας από τους ισχυρότερους αισθητήρες και χρησιμοποιείται σε σχεδόν κάθε αυτόνομο όχημα που κινείται.

Τόσο η περιστροφική όσο και η γραμμική κίνηση μπορούν να μετρηθούν χρησιμοποιώντας αισθητήρες θέσης. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον υπολογισμό της απόλυτης ή σχετικής θέσης. Οι κινητήρες χωρίς ψήκτρες ελέγχονται από περιστροφικούς αισθητήρες, οι οποίοι παρακολουθούν συχνά τις γωνιακές περιοχές διαφόρων μηχανικών συσκευών στο σύστημα. Οι κωδικοποιητές κινητήρα είναι αισθητήρες που χρησιμοποιούνται στη ρομποτική για να παρακολουθούν τη θέση σε έναν κυκλικό δίσκο, μετατρέποντας τη θέση σε ηλεκτρικούς παλμούς που μπορεί να χρησιμοποιήσει μια ελεγκτική οντότητα.

Έλεγχος θέσης βραχίονα ρομπότ

Έξι μεμονωμένοι σερβοκινητήρες είναι σε θέση να κινούν κάθε άρθρωση σε ένα τυπικό ρομπότ έξι αξόνων. Ένας κωδικοποιητής κινητήρα χρησιμοποιείται στο πίσω μέρος αυτών των σερβοκινητήρων για τη διατήρηση της θέσης. Για να παρακολουθείτε τις περιστροφές που παράγονται από τον σερβοκινητήρα, ένας κωδικοποιητής κινητήρα χρησιμοποιεί εγκοπές σε δίσκο. Οι παλμοί φωτός παράγονται από αυτές τις περικοπές, οι οποίες στη συνέχεια μετατρέπονται σε ηλεκτρικούς παλμούς.

Οπτικός αισθητήρας θέσης στη ρομποτική

Οι οπτικοί αισθητήρες χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση, καταμέτρηση και τοποθέτηση τμημάτων χωρίς τη χρήση αφής. Διατίθενται εσωτερικοί ή εξωτερικοί οπτικοί αισθητήρες. Οι εσωτερικοί αισθητήρες χρησιμοποιούνται συνήθως για τη μέτρηση των στροφών και άλλων λεπτών αλλαγών στην κατεύθυνση, ενώ οι εξωτερικοί αισθητήρες συλλέγουν και μεταδίδουν συγκεκριμένη ποσότητα φωτός.

Αισθητήρες ταχύτητας στη ρομποτική

Ένας αισθητήρας ταχύτητας ή ταχύτητας λαμβάνει διάφορες μετρήσεις θέσης σε τακτά χρονικά διαστήματα και υπολογίζει τον ρυθμό μεταβολής των τιμών θέσης με την πάροδο του χρόνου. Ένας από τους βασικούς αισθητήρες ταχύτητας που χρησιμοποιείται στη ρομποτική είναι το ταχύμετρο.

Ταχύμετρο

Το ταχύμετρο είναι μια από τις πιο κρίσιμες συσκευές για την παροχή ανατροφοδότησης ταχύτητας. Χρησιμοποιείται επίσης ως μετρητής περιστροφής και μετρητής στροφών. Σε έναν κινητήρα, χρησιμοποιείται ένα ταχύμετρο για τη μέτρηση της ταχύτητας περιστροφής ενός άξονα. Σε μια αναλογική μονάδα, η έξοδος εμφανίζεται ως RPM (περιστροφές ανά λεπτό).

Αισθητήρες επιτάχυνσης στη ρομποτική

Η επιτάχυνση και η κλίση μετρώνται χρησιμοποιώντας έναν αισθητήρα επιτάχυνσης, μια συσκευή που μετρά την επιτάχυνση είναι γνωστή ως επιταχυνσιόμετρο. Η Στατική Δύναμη και η Δυναμική Δύναμη είναι οι δύο τύποι δυνάμεων που επηρεάζουν ένα επιταχυνσιόμετρο.

  • Στατική Δύναμη- Είναι η δύναμη τριβής που υπάρχει μεταξύ δύο πραγμάτων. Μπορούμε να υπολογίσουμε πόσο γέρνει το ρομπότ υπολογίζοντας τη βαρυτική δύναμη. Αυτός ο υπολογισμός βοηθά στην εξισορρόπηση του ρομπότ ή αποφασίζει αν κινείται ανηφορικά ή σε επίπεδη επιφάνεια.
  • Δυναμική Δύναμη- Αναφέρεται στην ποσότητα δύναμης που απαιτείται για τη μετακίνηση ενός αντικειμένου. Η ταχύτητα / ταχύτητα ενός ρομπότ μπορεί να προσδιοριστεί μετρώντας τη δυναμική δύναμη με ένα επιταχυνσιόμετρο.

Αισθητήρες ηλεκτρικής σκούπας ρομπότ

Οι ηλεκτρικές σκούπες ρομπότ χρησιμοποιούν διάφορους αισθητήρες για να ανιχνεύουν εμπόδια και να παρακολουθούν την πρόοδό τους και να ανακαλύπτουν νέες περιοχές για εξερεύνηση και αυτοί οι αισθητήρες ηλεκτρικής σκούπας ρομπότ ενεργοποιούν προγραμματισμένες αποκρίσεις, οι οποίες αποφασίζουν πώς πρέπει να αντιδρά το ρομπότ εάν αντιμετωπίζει κάποια εμπόδια.

Ηλεκτρική σκούπα ρομπότ: PicaBot; HanditecPicaBot Elite με τεχνολογία ActiveMappingCC BY-SA 4.0

Αισθητήρες εμποδίων

Για να εργαστείτε σε ένα οικιακό περιβάλλον, υπάρχουν διαφορετικά εμπόδια, όπως τα πόδια της καρέκλας και του τραπεζιού, οι καναπέδες, άλλες βάσεις οικιακών συσκευών και αδέσποτα παιχνίδια κ.λπ. Στους αισθητήρες του Vacuum που είναι εγκατεστημένοι σε προφυλακτήρες που απορροφούν τους κραδασμούς, επιτρέπουν την αποτελεσματική πλοήγηση αυτών των εμποδίων χωρίς επιβράδυνση. προς τα κάτω και αυτός ο αισθητήρας θα ενεργοποιηθεί όταν ο προφυλακτήρας συγκρούεται με ένα φράγμα και το ρομπότ καθοδηγείται αυτόματα να γυρίσει και να φύγει μακριά.

Αισθητήρες Cliff

Οι σκάλες είναι ίσως το πιο επικίνδυνο εμπόδιο για τις ηλεκτρικές σκούπες. μια πτώση θα μπορούσε να βλάψει το κενό καθώς και οτιδήποτε υπάρχει. Ως αποτέλεσμα, όλα τα ηλεκτρικά σκούπα ρομπότ πρέπει να έχουν αισθητήρες γκρεμού ως χαρακτηριστικό ασφαλείας. Χρησιμοποιούν υπέρυθρα σήματα για τον υπολογισμό της απόστασης από την επιφάνεια του δαπέδου συνεχώς.

Αισθητήρες τοίχου

Τους βοηθούν πραγματικά στην ανίχνευση τοίχων χρησιμοποιώντας υπέρυθρο φως ώστε να μπορούν να τα ακολουθήσουν. Αυτό τους επιτρέπει να καθαρίζουν τις άκρες του τοίχου όπου συναντά το πάτωμα. Το καλύτερο μέρος είναι ότι μπορούν να το κάνουν χωρίς να τσακίσουν τον τοίχο, όπως συμβαίνει μερικές φορές με τις ηλεκτρικές σκούπες.

Αισθητήρες τροχών

Η περιστροφή του τροχού ενός κενού ρομπότ μετράται χρησιμοποιώντας αισθητήρες φωτός. Θα εκτιμήσει πόσο μακριά έχει διανύσει χρησιμοποιώντας αυτόν τον αριθμό και την περιφέρεια του τροχού.

Τι είναι ο αισθητήρας αφής στη ρομποτική;

Ο αισθητήρας αφής που χρησιμοποιείται στη ρομποτική ονομάζεται επίσης αισθητήρας αφής. Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με αυτό, Κάνε κλικ εδώ.

Αισθητήρες που χρησιμοποιούνται στη Ρομποτική Συγκόλληση

Για να μάθετε για τους αισθητήρες ρομπότ που χρησιμοποιούνται στη ρομποτική συγκόλληση Κάνε κλικ εδώ.

Ρομποτική Fusion Sensor

Πολλές βιομηχανίες και περιβάλλοντα βλέπουν αύξηση της ζήτησης για άκαμπτα, πολλαπλών χρήσεων ρομπότ που μπορούν να ρυθμιστούν εύκολα. Απαιτούνται αισθητήρες για ευαισθητοποίηση με βάση τα συμφραζόμενα και διαισθητικές διεπαφές για ευκολία χρήσης για ρομπότ. Ορισμένες εφαρμογές, για παράδειγμα, ενδέχεται να χρησιμοποιούν αναγνώριση χειρονομίας για χειρισμό φυσικής συσκευής.

Ταυτόχρονα, η προστασία IoT, η χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, η ασφάλεια και η αξιοπιστία είναι όλες αυστηρές απαιτήσεις. Αυτό συνεπάγεται συχνά τη χρήση αισθητήρων για την παρακολούθηση του ηλεκτρικού ρεύματος, της θερμοκρασίας και άλλων μεταβλητών για να διασφαλιστεί ότι ένα σύστημα λειτουργεί αποτελεσματικά και με ασφάλεια. Στο εγγύς μέλλον, η ρομποτική θα αυξήσει τον αριθμό των κινητήρων και την ευελιξία του περιβάλλοντος και περισσότερα συνεργατικά ρομπότ θα εμφανίζονται παγκοσμίως. Ο αριθμός των αισθητήρων που χρησιμοποιούνται από τα ρομπότ θα αυξηθεί καθώς σχεδιάζονται περισσότερα συστήματα ελέγχου και ρυθμίσεις.

Σχετικά με την Esha Chakraborty

Έχω ένα υπόβαθρο στην Αεροδιαστημική Μηχανική, επί του παρόντος εργάζομαι για την εφαρμογή της Ρομποτικής στην Άμυνα και τη Διαστημική Επιστήμη Βιομηχανία. Είμαι συνεχής μαθητής και το πάθος μου για τις δημιουργικές τέχνες με κάνει να τείνω να σχεδιάζω νέες ιδέες μηχανικής.
Με τα ρομπότ να αντικαθιστούν σχεδόν όλες τις ανθρώπινες ενέργειες στο μέλλον, θέλω να φέρω στους αναγνώστες μου τις θεμελιώδεις πτυχές του θέματος με έναν εύκολο αλλά ενημερωτικό τρόπο. Μου αρέσει επίσης να ενημερώνω ταυτόχρονα τις εξελίξεις στον κλάδο της αεροδιαστημικής.

Συνδεθείτε μαζί μου με το LinkedIn - http://linkedin.com/in/eshachakraborty93

Lambda Geeks