Οι κύριοι λειτουργικοί αισθητήρες πολλών βασικών τεχνολογιών ρομπότ σήμερα περιλαμβάνουν μαγνητικούς αισθητήρες θέσης, αισθητήρες παρουσίας, αισθητήρες στάσης, αισθητήρες ροπής, περιβαλλοντικούς αισθητήρες και διαχείριση ισχύος αισθητήρων. Αυτά τα ανιχνευτικά μέρη πρέπει να χρησιμοποιούνυποδοχή αισθητήρα.
Μαγνητικός αισθητήρας θέσης
Το ολοκληρωμένο κύκλωμα αισθητήρα μαγνητικής γωνίας θέσης (IC) είναι ένα από τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα βιομηχανικά ρομπότ στην κατανάλωση, την επαγγελματική εξυπηρέτηση, την κοινωνία και την εφαρμογή. Σήμερα, οι καταναλωτές, οι επαγγελματίες του σέρβις ή σχεδόν όλοι χρησιμοποιούν δύο ή περισσότερα ρομπότ κοινωνικής δικτύωσης με αισθητήρα μαγνητικής γωνιακής θέσης.
Τουλάχιστον ένας μαγνητικός αισθητήρας γωνιακής θέσης χρησιμοποιείται για την περιστροφή κάθε άξονα ή άρθρωσης. Σήμερα, πολλά ρομπότ χρησιμοποιούν μικρούς και ισχυρούς κινητήρες συνεχούς ρεύματος για να κινούν τις αρθρώσεις και τα άκρα τους. Για να κινηθεί σωστά ο κινητήρας, η θέση του κινητήρα πρέπει να ανατροφοδοτηθεί.
Επιπλέον, ο έλεγχος κινητήρα κλειστού βρόχου της άρθρωσης του ρομπότ πρέπει να ανατροφοδοτεί τη γωνία και τη θέση του γραναζιού άρθρωσης. Επομένως, για τις αρθρώσεις ρομπότ, κάθε άξονας κίνησης χρειάζεται δύο μαγνητικούς αισθητήρες γωνιακής θέσης. Ο αισθητήρας θέσης μαγνητικής γωνίας μπορεί να παρέχει ανάδραση εναλλαγής κινητήρα για τον ελεγκτή του κοινού κινητήρα.
Για παράδειγμα, τέσσερις αισθητήρες μαγνητικής θέσης χρησιμοποιούνται για τον αστράγαλο ενός ρομπότ που πρέπει να κινείται αξονικά σε βήμα και κύλιση. Μέσω αυτού του τύπου πολλαπλών συνδέσεων για κάθε άρθρωση, και για τα περισσότερα ρομπότ, μπορούμε να καταλάβουμε γιατί οι αισθητήρες μαγνητικής γωνιακής θέσης είναι τόσο παραγωγικοί στα τελευταία προϊόντα ρομπότ.
Αισθητήρας παρουσίας
Σήμερα, ορισμένες τεχνολογίες αισθητήρων έχουν ενσωματωθεί στα σημερινά ρομπότ και οι πληροφορίες τους έχουν επίσης ενσωματωθεί για να παρέχουν οπτική αντίληψη του χώρου και τον εντοπισμό και την αποφυγή αντικειμένων ρομπότ. Οι κάμερες 2D και 3D στερεοφωνικής όρασης εμφανίζονται συνήθως σε πολλούς νέους καταναλωτές και επαγγελματίες ρομπότ εξυπηρέτησης σήμερα.
Ωστόσο, νέες προηγμένες τεχνολογίες δεδομένων αισθητήρων πληροφοριών, συμπεριλαμβανομένων των δικτύων αισθητήρων οπτικής ανίχνευσης και εμβέλειας (LIDAR), αναπτύσσονται όλο και περισσότερο στα ρομπότ. Το LIDAR παρέχει καλύτερη εκτέλεση εργασιών και κίνηση για την ανάπτυξη ρομπότ μέσω τρισδιάστατης χαρτογράφησης υψηλής ανάλυσης του λειτουργικού χώρου και του περιβάλλοντος διαβίωσης.
Ομοίως, οι αισθητήρες υπερήχων χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση. Όπως το σύστημα συναγερμού ασφαλείας του κάθετου αυτοκινήτου στο αντίθετο άκρο του εξοπλισμού, ο αισθητήρας υπερήχων των εμποδίων κοντά στο ρομπότ ανιχνεύει και τα εμποδίζει να ακουμπήσουν στον τοίχο, σε αντικείμενα, σε άλλα ρομπότ και σε ανθρώπους.
Επιπλέον, μπορούν επίσης να παίξουν ρόλο στις κύριες λειτουργικές εργασίες των ρομπότ. Ως εκ τούτου, οι αισθητήρες υπερήχων διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην πλοήγηση κοντά στο πεδίο και την αποφυγή εμποδίων και τελικά βελτιώνουν την απόδοση και την ασφάλεια του ρομπότ.
Ωστόσο, η διαχείριση εύρους των αισθητήρων ανίχνευσης υπερήχων είναι περιορισμένη, που κυμαίνεται από ένα εκατοστό έως αρκετά μέτρα και ο μέγιστος κώνος κατεύθυνσης ανάπτυξης είναι περίπου 30 μοίρες. Ο έλεγχος του κόστους τους είναι σχετικά χαμηλός και διαμορφώνεται καλή ακρίβεια στην κοντινή απόσταση, αλλά η ακρίβειά τους θα μειωθεί με την αύξηση του χρονικού εύρους και της γωνίας τεχνολογίας μέτρησης.
Είναι επίσης ευάλωτα σε αλλαγές θερμοκρασίας και πίεσης και είναι ευάλωτα σε παρεμβολές από άλλα κοντινά ρομπότ. Αυτά τα ρομπότ χρησιμοποιούν αισθητήρες υπερήχων συντονισμένους στην ίδια συχνότητα. Ωστόσο, όταν συνδυάζονται με άλλους υπάρχοντες αισθητήρες, μπορούν να παρέχουν χρήσιμες και αξιόπιστες πληροφορίες τοποθεσίας.
Όταν όλα αυτά τα δεδομένα αισθητήρων (κάμερα 2D/3D, ραντάρ λέιζερ και υπερήχων) συγχωνεύονται, όπως μπορούμε να δούμε σε ρομπότ υψηλής ποιότητας καταναλωτών/επαγγελματικών υπηρεσιών και βιομηχανικά ρομπότ τώρα, αυτά τα ρομπότ μπορούν να συνειδητοποιήσουν την αντίληψη του χώρου, να κινηθούν και να αποδώσουν πιο περίπλοκα εργασίες χωρίς να βλάψουν τον εαυτό τους, τους ανθρώπους ή το περιβάλλον.
Αισθητήρας χειρονομίας
Οι αισθητήρες χειρονομίας ενσωματώνονται όλο και περισσότερο σε μερικά από τα πιο πολύπλοκα ρομπότ για να βοηθήσουν στην παροχή εντολών διεπαφής χρήστη. Η τεχνολογία αισθητήρα χειρονομίας περιλαμβάνει οπτικό αισθητήρα και αισθητήρα ζώνης βραχίονα ελέγχου που φοριέται από χειριστή ρομπότ.
Χρησιμοποιώντας αισθητήρες χειρονομίας που βασίζονται σε οπτικά, τα ρομπότ μπορούν να εκπαιδευτούν ώστε να αναγνωρίζουν συγκεκριμένες κινήσεις των χεριών και να εκτελούν ορισμένες εργασίες σύμφωνα με συγκεκριμένες χειρονομίες ή κινήσεις των χεριών. Αυτοί οι τύποι αισθητήρων χειρονομιών παρέχουν πολλές ευκαιρίες για άτομα με ειδικές ανάγκες, περιορισμένες δυνατότητες επικοινωνίας και έξυπνα εργοστάσια.
Χρησιμοποιώντας αισθητήρες συστήματος ελέγχου περιβραχιόνιου, ο χρήστης μπορεί να συνεργαστεί στην τεχνολογία επικοινωνίας και ελέγχου ανάλογα με τον τρόπο με τον οποίο ο χειριστής χρησιμοποιεί το χέρι του. Τα ρομπότ βιομηχανικής, ιατρικής ή στρατιωτικής εκπαίδευσης μπορούν να εκτελέσουν ή/και να μιμηθούν ορισμένες εργασίες. Για παράδειγμα, οι χειρουργοί φορούν αισθητήρες περιβραχιόνιου σε κάθε βραχίονα, οι οποίοι μπορούν να ελέγχουν αποτελεσματικά τη δομή του βραχίονα ενός ζευγαριού ρομπότ υπηρεσίας τηλεϊατρικής για ανάλυση και χειρουργική επέμβαση και μπορεί να είναι πολύ μακριά από την άλλη πλευρά της γης.
Ο αισθητήρας ροπής
Οι αισθητήρες δύναμης και ροπής χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο στα σημερινά ρομπότ επόμενης γενιάς. Ο αισθητήρας ροπής δεν χρησιμοποιείται μόνο για τους ακραίους ενεργοποιητές και τους σφιγκτήρες του ρομπότ, αλλά και για άλλα μέρη του ρομπότ, όπως τον κορμό, τα χέρια, τα πόδια και το κεφάλι. Αυτοί οι ειδικοί αισθητήρες ροπής χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση της ταχύτητας κίνησης των άκρων, την ανίχνευση εμποδίων και την παροχή συναγερμού ασφαλείας στον κεντρικό επεξεργαστή του ρομπότ.
Για παράδειγμα, όταν ο αισθητήρας ροπής στον βραχίονα του ρομπότ ανιχνεύει μια ξαφνική απροσδόκητη δύναμη που δημιουργείται από το χτύπημα του βραχίονα σε ένα αντικείμενο, το λογισμικό ασφαλείας ελέγχου που διαθέτει μπορεί να κάνει τον βραχίονα να σταματήσει να κινείται και να μαζέψει τη θέση του.
Ο αισθητήρας ροπής χρησιμοποιείται επίσης με υπάρχοντες αισθητήρες και άλλους αισθητήρες παρακολούθησης ασφαλείας (όπως αισθητήρες περιβάλλοντος) για την παροχή της λειτουργίας παρακολούθησης ολόκληρης της περιοχής ασφαλείας.
Περιβαλλοντικός αισθητήρας
Διάφοροι περιβαλλοντικοί αισθητήρες εισέρχονται επίσης στον τομέα των βιομηχανικών και καταναλωτικών ρομπότ. Περιβαλλοντικοί αισθητήρες, αισθητήρες θερμοκρασίας και υγρασίας, αισθητήρες πίεσης και ακόμη και αισθητήρες φωτισμού μπορούν να ανιχνεύσουν την ποιότητα του αέρα. Αυτοί οι αισθητήρες όχι μόνο βοηθούν να διασφαλιστεί ότι το ρομπότ μπορεί να συνεχίσει να λειτουργεί αποτελεσματικά και με ασφάλεια, αλλά επίσης ενημερώνουν τους ντόπιους ρομπότ για μη ασφαλείς περιβαλλοντικές συνθήκες.
Αισθητήρας διαχείρισης ισχύος
Ο αισθητήρας διαχείρισης ενέργειας είναι επίσης ενσωματωμένος στα σημερινά αυτόματα ρομπότ για να παρατείνει τον χρόνο εργασίας των ρομπότ μεταξύ δύο φορτίσεων και να διασφαλίσει ότι η μπαταρία ιόντων λιθίου (η πιο κοινή μπαταρία στα σημερινά αυτόματα ρομπότ) δεν θα υπερθερμανθεί ή θα εξαντληθεί κατά τη χρήση. Δείτε την Εικόνα 4.0
Ο αισθητήρας διαχείρισης ισχύος χρησιμοποιείται επίσης για τη ρύθμιση της τάσης και τη διαχείριση ισχύος και θερμικής ισχύος των κινητήρων αρμών ρομπότ. Όλες οι αερομεταφερόμενες ηλεκτρονικές συσκευές ρομπότ, όπως μικροεπεξεργαστές, αισθητήρες και ενεργοποιητές, χρειάζονται λειτουργίες τροφοδοσίας και ρύθμισης με κυματισμό χαμηλού θορύβου για να διασφαλιστεί η αποτελεσματική και σωστή λειτουργία τους.
Η νέα λύση αισθητήρα διαχείρισης ισχύος ρομπότ περιλαμβάνει μέτρηση κουλόμπ της εκφόρτισης και φόρτισης της μπαταρίας, ακριβή και αξιόπιστο αισθητήρα παρακολούθησης υπερθέρμανσης και αισθητήρα ρεύματος στον εξοπλισμό διαχείρισης μπαταρίας.
Λόγω της ενοποίησης και της ενσωμάτωσης αυτών των νέων τεχνολογιών αισθητήρων, τα σημερινά πιο πρόσφατα ρομπότ μπορούν να λειτουργούν πιο ανεξάρτητα και με ασφάλεια. Επιπλέον, λόγω της σημαντικής βελτίωσης της υπολογιστικής ισχύος, του λογισμικού και της τεχνητής νοημοσύνης, καθώς και της εργασίας με αυτές τις νέες τεχνολογίες αισθητήρων, η επόμενη γενιά ρομπότ είναι πιο εύκολο να καλύψει διάφορες απαιτήσεις εφαρμογών.
Επιπλέον, μπορούν να εκτελούν διδακτικές εργασίες με μεγαλύτερη ακρίβεια και ταχύτητα από τους προκατόχους τους. Τέλος, μπορούν να λειτουργούν και να διαχειρίζονται πιο ανεξάρτητα, συνεργαζόμενα και με ασφάλεια με την ανθρώπινη κοινωνία σε ένα ευρύτερο οικογενειακό, επιχειρηματικό και τεχνολογικό περιβάλλον παραγωγής.
