Кілька ключових технологій датчиків, які відіграють головну роль у сучасних роботах, включають датчики магнітного положення, датчики присутності, датчики жестів, датчики сили та крутного моменту, екологічні датчики та датчики управління енергією.
Магнітне положення датчики
Інтегровані схеми датчика магнітного кутового положення (ІК) - одна з найбільш широко використовуваних технологій сенсорів у споживачах, професійних, соціальних та навіть промислових роботах сьогодні. Сьогодні майже кожен спільний у споживчому, сервісному професійному чи соціальному роботі використовує два або більше магнітних датчиків кутового положення.
Для кожної осі руху або обертання суглоба використовується щонайменше один магнітний кутовий датчик положення. Багато сьогоднішніх роботів використовують невеликі, але потужні безщільні двигуни постійного струму (BLDC) для переміщення суглобів і кінцівок робота. Для правильного керування двигунами потрібен зворотний зв'язок положення двигуна.
Крім того, управління двигуном із замкнутим циклом роботів також потребує зворотного зв'язку положення кута передач. Отже, для роботів на кожній осі руху потрібні два магнітні датчики кутового положення, а магнітне кутове датчик положення може забезпечити зворотній зв'язок рухового комутації для контролера двигуна суглоба.
Робототехнічна рука з датчиком магнітного положення
Наприклад, загалом чотири датчики магнітного положення використовуються для щиколотки робота, який вимагає осьового руху як у кроці, так і в рулоні. Маючи такий тип декількох з'єднань на суглоб, і розпізнавши велику кількість суглобів, необхідних для більшості роботів, зрозуміло, чому магнітні датчики положення куточки настільки плодоносні в останніх робототехнічних продуктах.
Датчики присутності
Сьогодні кілька технологій датчиків присутності інтегруються в сьогоднішні роботи, і їх інформація зростає для забезпечення робототехнічного просторового зору, а також виявлення та уникнення об'єктів. 2D та 3D -камери Vision Vision зазвичай зустрічаються у багатьох сучасних роботах споживачів та професійних послуг.
Однак нові вдосконалені технології датчиків, такі як датчики часу польоту, включаючи виявлення світла та датчики (LIDAR), також все частіше розгортаються в роботах. Навколишнє середовище, щоб воно могло краще виконувати завдання та рухатися навколо.
Картографування лідара
Аналогічно, ультразвукові датчики використовуються для зондування присутності. Як і їхні аналоги в автомобілях, які використовуються для систем сигналізації безпеки, коли в режимі очікування, ультразвукові датчики в роботах використовуються для виявлення перешкод поблизу та запобігання їх врізанню в стіни, предмети, інших роботів та серед людей.
Більше того, вони можуть грати роль у роботах, які виконують основні функціональні завдання. Таким чином, ультразвукові датчики відіграють важливу роль у напрямку навігації та уникнення перешкод, в кінцевому рахунку забезпечуючи загальну покращену ефективність роботи та безпеку робота.
Однак ультразвукові датчики мають обмежений діапазон, починаючи від приблизно одного сантиметра до декількох метрів, і максимальний орієнтаційний конус приблизно 30 градусів. Вони порівняно недорогі і пропонують хорошу точність на близьких діапазонах, але їх точність зменшується зі збільшенням діапазону та кутом вимірювання.
Вони також сприйнятливі до змін температури та тиску та втручання інших роботів близькості, які використовують ультразвукові датчики, налаштовані на однакову частоту. Однак, використовуючи в поєднанні з іншими датчиками присутності, вони можуть надати корисну та надійну інформацію про положення.
Коли дані всіх цих датчиків присутності (2D/3D камер, лідара та ультразвуку) злиті разом, як ми зараз починаємо бачити у високоякісних роботів споживачів/професійних послуг та промислових роботів, ці роботи здатні досягти просторових Поінформованість та переміщення та виконання складніших завдань, не пошкоджуючи себе, людей чи їх оточення.
Датчики жестів
Датчики жестів також все частіше інтегруються в деякі найскладніші роботи сьогодні, які допоможуть надати командам інтерфейсу користувача. Технологія датчиків жестів включає оптичні датчики та датчики діапазонів контролю, яку носили оператор роботів.
Використовуючи оптичні датчики жестів, роботів можна навчити розпізнавати конкретні рухи рук та виконувати певні завдання на основі конкретних жестів або ручних рук. Ці типи датчиків жестів пропонують багато можливостей у будинку чи лікарні для людей з обмеженими можливостями та обмеженими комунікаційними можливостями, а також на розумних фабриках.
Використовуючи датчики, що контролюються пов'язкою, власник може спілкуватися та контролювати спільні, промислові, медичні чи військові роботи для виконання та/або імітації певних завдань, заснованих на тому, як оператор рухається та жестикулює свою руку. Наприклад, хірург, що носить датчики пов'язки на кожній руці, може контролювати пару кронштейнів телемедицини для виконання хірургії, можливо, так далеко, як інша сторона земної кулі.
Датчики сили-тору
Датчики сили-Торк також все частіше використовуються в роботах нового покоління. Датчики сили-Торки використовуються не лише в кінцевих ефекторах та захопленнях роботів, але й зараз використовуються в інших частинах робота, таких як тулуб, руки, ноги та голова. Ці спеціалізовані датчики крутного моменту використовуються для моніторингу рухів швидкостей кінцівки, виявлення перешкод та надання попередження щодо безпеки центральному процесору робота.
Наприклад, коли датчик крутного моменту силою в руці робота виявляє раптову і несподівану силу через руку, що вражає об’єкт, його програмне забезпечення для безпеки управління може призвести до того, що рука перестане переміщується і втягнеться до свого положення.
Датчик крутного моменту сили також використовується спільно з датчиками присутності, а також іншими датчиками моніторингу безпеки, такими як датчики навколишнього середовища, для забезпечення загальних можливостей моніторингу безпеки.
Екологічні датчики
Різноманітні екологічні датчики також пробиваються в промислову та споживчу робототехніку. Датчики навколишнього середовища, які можуть виявляти ЛОС (летючі органічні сполуки) щодо якості повітря, температури та датчиків вологості, датчиків тиску та навіть датчиків, які можуть виявити освітлення. Ці датчики не тільки допомагають забезпечити, щоб роботи могли продовжувати працювати ефективно та безпечно, але й дають місцевих жителів роботів про небезпечні умови навколишнього середовища.
Датчики управління живленням
Датчики управління живленням також інтегруються в сьогоднішні автоматизовані роботи, щоб допомогти продовжити час роботи роботів між зарядами та забезпечити, щоб літій-іонні батареї, найпоширеніші акумулятори, що використовуються в сучасних автоматизованих роботах, не перезаряджаються і не дають під час використання. Див. Малюнок 4. 0.
Датчики управління живленням також використовуються в областях регулювання напруги, а також потужності та теплового управління роботами спільних двигунів. Усі бортові робототехнічні електроніки, такі як мікропроцесори, датчики та приводи, потребують живлення та регулювання живлення з низьким рівнем шуму, щоб забезпечити ефективність роботи та правильно.
Останні сенсорні рішення для управління робототехнічною енергією включають підрахунок кулонів для розряду та заряду акумулятора, точні та надійні датчики моніторингу перегріву для регуляторів напруги та датчики струму на пристроях управління акумуляторами.
Завдяки інтеграції та синтезу всіх цих нових сенсорних технологій, останні роботи сьогодні можуть працювати більш самостійно та безпечно. Крім того, завдяки значним вдосконаленням обчислювальної потужності, програмного забезпечення та штучного інтелекту та співпраці з цими новими технологіями сенсорів, ці роботи наступного покоління можуть бути адаптовані легше до широкого спектру вимог до застосування.
Більше того, вони можуть виконувати завдання більш точно та швидше, ніж їх попередники. Нарешті, вони можуть працювати і працювати більш незалежно, спільно та безпечно з людьми в більш широкому діапазоні домашніх, ділових та виробничих умов.