Flera viktiga sensorteknologier som spelar en viktig roll i dagens robotar inkluderar magnetiska positionssensorer, närvarosensorer, gestsensorer, kraft- och vridmomentsensorer, miljösensorer och krafthanteringssensorer.
Magnetiska positionssensorer
Magnetiska vinkelläge Sensor Integrerade kretsar (ICS) är en av de mest använda sensorteknikerna inom konsument-, servicepersonal, sociala och till och med industrirobotar idag. Idag använder nästan varje gemensam i en konsument, servicepersonal eller social robot två eller flera magnetiska vinkelpositionsensor.
För varje rörelseaxel eller ledrotation används minst en magnetisk vinkelläge sensor. Många av dagens robotar använder små men kraftfulla borstlösa DC -motorer (BLDC) för att flytta robotens leder och lemmar. För att korrekt driva motorerna krävs återkoppling av motorläge.
Dessutom kräver motorstyrning av robotfogarna med sluten slingor också ledande av växelvinkelposition. För robotfogarna krävs därför två magnetiska vinkelpositionsensorer på varje rörelselik, och den magnetiska vinkelpositionsensor IC: er kan ge motorisk pendlingsåterkoppling till den ledmotorstyrenheten.
Robotarm med magnetisk positionssensor
Till exempel används totalt fyra magnetiska positionssensorer för en robot -fotled som kräver axiell rörelse i både tonhöjd och rull. Genom att ha denna typ av flera anslutningar per fog och erkänna det stora antalet leder som krävs för de flesta robotar, är det tydligt varför magnetiska vinkelpositionsensorer är så produktiva i dagens senaste robotprodukter.
Närvaro sensorer
Idag är flera närvaro -sensorteknologier integrerade i dagens robotar och deras information smälts samman för att ge robotisk rumslig synavkänning samt objektdetektering och undvikande. 2D och 3D Stereo Vision -kameror finns vanligtvis i många av dagens nya konsument- och professionella serviceroboter.
Men nya avancerade sensorteknologier som tid-of-flight-sensorer inklusive ljusdetektering och ranging (LIDAR) sensorer utförs också alltmer i robotar. Omgivningar så att det bättre kan utföra uppgifter och röra sig.
Lidarkartläggning
På liknande sätt används ultraljudssensorer för närvaroavkänning. Liksom deras motsvarigheter i bilar som används för säkerhetslarmsystem när de är i standby används ultraljudssensorer i robotar för att upptäcka hinder i närheten och förhindra dem från att krascha i väggar, föremål, andra robotar och bland människor.
Dessutom kan de spela en roll i robotar som utför stora funktionella uppgifter. Således spelar ultraljudssensorer en viktig roll i navigering av navigering och hinder, vilket i slutändan ger en övergripande förbättrad robotprestanda och säkerhet.
Emellertid har ultraljudssensorer ett begränsat intervall, från cirka en centimeter till flera meter och en maximal orienteringskon på cirka 30 grader. De är relativt billiga och erbjuder god noggrannhet vid nära intervall, men deras noggrannhet minskar med ökande intervall och mätvinkel.
De är också mottagliga för temperatur- och tryckvariationer och för störningar från andra närhetsrobotar som använder ultraljudssensorer inställda på samma frekvens. Men när de används i kombination med andra närvarosensorer kan de tillhandahålla användbar och tillförlitlig positionsinformation.
När data från alla dessa närvarosensorer (2D/3D-kameror, lidar och ultraljud) smälts samman, som vi nu börjar se i avancerade konsument/professionella serviceroboter och industrirobotar, kan dessa robotar uppnå rumsliga Medvetenhet och flytta och utföra mer komplexa uppgifter utan att skada sig själva, människor eller deras omgivningar.
Gestensorer
Gestsensorer integreras också i allt högre grad i några av dagens mest sofistikerade robotar för att hjälpa användargränssnittskommandon. Gestsensorteknologi inkluderar optiska sensorer och kontrollarmbandsensorer som bärs av robotoperatören.
Med hjälp av optiska baserade gestsensorer kan robotar tränas för att känna igen specifika handrörelser och utföra vissa uppgifter baserade på specifika gester eller handrörelser. Dessa typer av gestsensorer erbjuder många möjligheter i hemmet eller sjukhuset för personer med funktionsnedsättningar och begränsad kommunikationsförmåga samt i smarta fabriker.
Med hjälp av armbandstyrda sensorer kan bäraren kommunicera och kontrollera samarbets-, industri-, medicinska eller militära robotar för att utföra och/eller efterlikna vissa uppgifter baserat på hur operatören rör sig och gester hans eller hennes arm. Till exempel kan en kirurg som bär armbandssensorer på varje arm styra ett par telemedicinska robotarmar för att utföra kirurgi, möjligen så långt borta som den andra sidan av världen.
Styrkorkesensorer
Force-Torque-sensorer används också allt mer i dagens nästa generations robotar. Force-Torque-sensorer används inte bara i sluteffektorer och gripare av robotar, utan används nu också i andra delar av roboten, såsom överkropp, armar, ben och huvud. Dessa specialiserade kraftmomentsensorer används för att övervaka rörelserna i lemmen, upptäcka hinder och ge säkerhetsvarningar till robotens centrala processor.
Till exempel, när en kraftmomentsensor i en robotarm upptäcker en plötslig och oväntad kraft på grund av att armen slår ett föremål, kan dess kontrollsäkerhetsprogramvara få armen att sluta röra sig och dra tillbaka till dess position.
Kraftmomentsensorn används också i samband med närvarosensorer såväl som andra säkerhetsövervakningssensorer, såsom miljösensorer, för att tillhandahålla övergripande övervakningsfunktioner för säkra områden.
Miljösensorer
En mängd miljöstensorer tar sig också in i industri- och konsumentrobotik. Miljökensorer som kan upptäcka VOC: er (flyktiga organiska föreningar) beträffande luftkvalitet, temperatur- och fuktighetssensorer, trycksensorer och till och med sensorer som kan upptäcka belysning. Dessa sensorer hjälper inte bara att säkerställa att robotar kan fortsätta att fungera effektivt och säkert, utan också göra robotlokalbefolkningen medvetna om osäkra miljöförhållanden.
Krafthanteringssensorer
Krafthanteringssensorer är också integrerade i dagens automatiserade robotar för att förlänga robotens driftstid mellan laddningar och för att säkerställa att litiumjonbatterier, de vanligaste batterierna som används i dagens automatiserade robotar, inte överladdas eller tappas under användning. Se figur 4. 0.
Krafthanteringssensorer används också inom områdena spänningsreglering samt kraft och termisk hantering av robotfogsmotorer. All robotelektronik ombord, såsom mikroprocessorer, sensorer och ställdon, kräver lågbruande krusningsstopp och reglering för att säkerställa att de arbetar effektivt och korrekt.
De senaste sensorlösningarna för robotkrafthantering inkluderar Coulomb -räkning för batteriladdning och laddning, korrekt och pålitlig överhettningsövervakningssensorer för spänningsregulatorer och nuvarande sensorer i batteriledningsanordningar.
Tack vare integrationen och sammansmältningen av alla dessa nya sensorteknologier kan dagens senaste robotar fungera mer självständigt och säkert. Tack vare betydande förbättringar av datorkraft, programvara och artificiell intelligens och arbetar i samarbete med dessa nya sensorteknologier kan dessa nästa generations robotar lättare anpassas till ett brett utbud av applikationskrav.
Dessutom kan de utföra uppgifter mer exakt och snabbare än sina föregångare. Slutligen kan de arbeta och arbeta mer självständigt, samarbete och säkert med människor i ett större utbud av hem-, affärs- och tillverkningsmiljöer.