Типы датчиков в робототехнике

Источник:Unsplash

Сенсор - это взгляд робота на внешний мир. Роботы используют датчики для понимания и измерения геометрических и физических характеристик объектов в их окружении. Роботам, особенно автономным роботам, требуется способность чувствовать свое окружение.

Обычно используются внутренние и внешние датчики. Внутренние датчики в робототехнике предоставляют информацию о роботе, например, где он находится, насколько быстро он движется и как ускоряется, среди прочего. Внешние датчики в робототехнике собирают данные из внешнего мира, включая такую информацию, как точка контакта между гидравлической роботизированной рукой и продуктом, над которым она работает.

В робототехнике есть разные типы датчиков, и мы рассмотрим свойства некоторых из них, а также почему и где они используются.

Датчики света

Источник:Unsplash

Датчик освещенности в робототехнике используется для обнаружения света и создания разности напряжений. Управляемая компьютером камера в системе технического зрения робота позволяет роботу видеть и соответствующим образом адаптировать свои действия. Фоторезисторы и фотоэлектрические элементы - два наиболее часто используемых датчика света в роботах. Фотолампы, фототранзисторы, ПЗС-матрицы и другие датчики света используются редко.

фоторезистор представляет собой своего рода резистор, сопротивление которого изменяется по мере того, как на него падает свет; больше света означает меньшее сопротивление, а меньше света означает большее сопротивление. Их просто интегрировать в светозависимую робототехнику.

Солнечная фотоэлектрическая клетки превращают солнечный свет в электричество. Это особенно полезно при разработке робота на солнечной энергии. Хотя фотоэлектрический элемент можно рассматривать как источник энергии, он также может быть преобразован в датчик с использованием транзисторов и конденсаторов.

2D и 3D Vision:двумерное изображение компьютерного зрения является плоским, масштабируется для расчета длины и ширины, но не высоты. Несмотря на то, что расположение и положение элементов различаются, трехмерное зрение позволяет роботу определять ориентацию детали, с которой необходимо работать более эффективно. Роботизированная рука может точно управляться системой трехмерного зрения во время сборки, а роботизированная рука может обеспечивать различные углы обзора для важной проверки сборки.

Звуковые датчики

Источник:Unsplash

Звуковые датчики в робототехнике работают так же, как микрофоны, но обычно они подключаются к цепям, которые оценивают амплитуду звуков до порогового значения и сообщают результат роботу. По мере увеличения амплитуды шум становится громче.

Это может быть полезно для робота, изучающего дикую природу; обнаружение и отслеживание громких шумов может быть одной из точек данных, используемых для определения местонахождения дикой природы. Звуковой датчик для распознавания голоса, который реагирует на команды, произносимые пользователем, представляет собой более сложное приложение.

Базового робота можно запрограммировать путешествовать, слушая звуки. Рассмотрим робота, который делает один хлопок вправо и два хлопка влево. Распознавание речи и голоса может выполняться с помощью одного и того же микрофона в сложных роботах. Звуковые датчики сложнее реализовать, чем датчики света, поскольку они создают очень небольшую разницу в напряжении, которую необходимо усилить, чтобы вызвать заметное изменение напряжения.

Датчики приближения

Источник:Unsplash

Датчик приближения в робототехнике может обнаруживать близлежащий объект, не требуя физического прикосновения. Передатчик посылает электромагнитное излучение на датчик рядом с ним, а приемник принимает и анализирует сигнал обратной связи прерывания. В результате количество света, полученного в области, можно использовать для определения присутствия или отсутствия соседних объектов. Для робота датчики обеспечивают возможность предотвращения столкновений.

Существует много различных типов датчиков приближения, но лишь некоторые из них обычно используются в роботах.

Инфракрасный (ИК) приемопередатчик :При обнаружении препятствия ИК-светодиод излучает инфракрасный луч света, который отражает свет, получаемый ИК-приемником.

Ультразвуковой датчик :Эти датчики излучают высокочастотные звуковые волны, а записанное эхо указывает на то, что объект был поврежден. Ультразвуковые датчики также могут использоваться для измерения расстояний.

Фоторезистор :Хотя фоторезистор является датчиком освещенности, его также можно использовать в качестве датчика приближения. Когда объект приближается к датчику, количество света изменяется, в результате чего изменяется сопротивление фоторезистора. Это то, что можно обнаружить и устранить.

Тактильные датчики

Источник:Unsplash

Тактильный датчик - это устройство, которое определяет, находится ли объект в контакте. Тактильный датчик позволяет роботу «прикоснуться и почувствовать» обычные предметы, такие как лестничные перила и освещение, которые затемняются или становятся ярче при нажатии на основание. Эти датчики используются для мониторинга приложений и мягкого взаимодействия с окружающей средой. Он разделен на две категории:сенсорные датчики и датчики силы.

Датчики касания

Датчики прикосновения в робототехнике, также известные как контактные датчики, - это устройства, которые могут обнаруживать и ощущать прикосновение к датчику или объекту. Часто используются микровыключатели, концевые выключатели и другие небольшие устройства. Большинство этих датчиков используются роботами, чтобы избегать препятствий. Когда эти датчики обнаруживают препятствие, роботу дается задание, которое можно отменить, включить, включить, остановить и т. Д.

Датчики силы

Датчики силы в робототехнике используются для расчета сил, задействованных в различных функциях робота, таких как загрузка и разгрузка машины, управление материалами и т. Д. Этот датчик также улучшит процесс сборки для устранения неисправностей. Датчик крутящего момента силы дает роботу-манипулятору ощущение завершения сборки; датчики внутреннего состояния используются для измерения рабочего органа.

Датчики температуры

Источник:Pinterest

Датчики температуры в робототехнике измеряют изменения тепла / температуры в среде, в которой они используются. Он работает на основе концепции изменения разности напряжений при изменении температуры; это изменение напряжения обеспечивает эквивалентную температуру окружающей среды. Температура воздуха, температура поверхности и температура погружения - все это приложения для измерения температуры.

Датчики навигации и позиционирования

Источник:Pinterest

Датчики позиционирования в робототехнике используются для оценки положения робота. GPS - наиболее распространенный датчик позиционирования (глобальная система позиционирования). Спутники, вращающиеся вокруг нашей планеты, посылают сигналы, которые улавливаются и обрабатываются приемником робота. Рассчитайте приблизительное положение и скорость робота, используя проанализированные данные. К трем наиболее распространенным навигационным датчикам относятся:

GPS

Глобальная система позиционирования (GPS) - наиболее широко используемый датчик позиционирования. Спутники, вращающиеся вокруг нашей планеты, посылают сигналы, которые улавливаются и обрабатываются приемником робота. Обработанные данные можно использовать для расчета приблизительного положения и скорости робота.

Эти системы GPS невероятно полезны для роботов на открытом воздухе, но они неэффективны в помещении. Они тоже сейчас немного дорогие, но если их цены упадут, вы скоро увидите, что большинство роботов оснащены модулем GPS.

Цифровой магнитный компас

Подобно портативному магнитному компасу, цифровой магнитный компас использует магнитное поле Земли для измерения направления, направляя вашего робота в нужном направлении для достижения цели. Эти датчики дешевле, чем модули GPS, однако, если вам нужна как позиционная обратная связь, так и навигация, следует использовать компас в сочетании с модулем GPS.

Локализация

Задача автономного определения местоположения робота в сложной среде называется локализацией. Для определения местоположения используются внешние элементы, называемые ориентирами, которые могут быть либо целенаправленно размещены, либо естественными ориентирами. На первом этапе вокруг робота устанавливаются искусственные маркеры или маяки, и датчик робота записывает эти сигналы, чтобы определить его точное местоположение.

Датчики ускорения

Источник:Pinterest

Датчики ускорения в робототехнике - это устройства, которые измеряют ускорение и наклон робота. На акселерометр действуют силы двух типов:

Статическая сила - сила, существующая между любыми двумя объектами. Мы можем определить, насколько робот наклоняется, обнаружив его силу тяжести. Этот параметр полезен для балансировки роботов или оценки того, идет ли робот в гору или вниз.

Динамическая сила - скорость, с которой объект должен перемещаться. Скорость / скорость, с которой движется робот, определяется путем измерения динамической силы с помощью акселерометра.

Другие датчики роботов

Источник:Unsplash

Сейчас доступны сотни датчиков, которые могут воспринимать практически все, что вы можете вообразить, и перечислить их все почти сложно. Помимо перечисленных выше, существует множество других датчиков, которые используются для конкретных приложений. Примите во внимание следующие условия:

Датчики влажности используются для определения количества влаги в воздухе. Содержание влаги

Датчики газа предназначены для обнаружения определенных газов.

Потенциометры чрезвычайно универсальны и могут использоваться в широком спектре приложений.

Датчики магнитного поля измеряют силу окружающего их магнитного поля

Заключение

С помощью пары фоторезисторов или инфракрасного датчика можно сделать простого робота для обхода препятствий. Чем сложнее становится ваш робот, тем больше у него датчиков. Одна операция может потребовать использования нескольких датчиков, или несколько работ могут быть выполнены с помощью одного датчика.

Иногда задачу можно выполнить с помощью любого из нескольких доступных датчиков. Основываясь на доступности, доступности и удобстве использования, выберите идеальный датчик. Однако есть также возможность купить роботизированную руку с датчиком, прикрепленным к ней производителем. В идеале это позволяет сэкономить на покупке каждого продукта независимо от другого.

Промышленный робот

Станок с ЧПУ

Промышленный робот

Промышленное оборудование