چندین فن آوری سنسور کلیدی که نقش مهمی در روبات های امروز دارند شامل سنسورهای موقعیت مغناطیسی ، سنسورهای حضور ، سنسورهای ژست ، سنسورهای نیرو و گشتاور ، سنسورهای محیطی و سنسورهای مدیریت انرژی است.
سنسورهای موقعیت مغناطیسی
مدارهای یکپارچه سنسور موقعیت زاویه ای مغناطیسی (IC) یکی از فن آوری های پرکاربردترین سنسور در روبات های مصرف کننده ، خدمات حرفه ای ، اجتماعی و حتی صنعتی است. امروزه ، تقریباً هر مشترک در یک ربات مصرف کننده ، خدمات حرفه ای یا اجتماعی از دو یا چند سنسور موقعیت زاویه ای مغناطیسی استفاده می کند.
برای هر محور حرکت یا چرخش مفصل ، حداقل از یک سنسور موقعیت زاویه ای مغناطیسی استفاده می شود. بسیاری از روبات های امروزی از موتورهای کوچک اما قدرتمند بدون برس DC (BLDC) برای جابجایی اتصالات و اندامهای ربات استفاده می کنند. به منظور رانندگی صحیح موتورها ، بازخورد موقعیت موتور مورد نیاز است.
علاوه بر این ، کنترل موتور حلقه بسته اتصالات ربات نیز نیاز به بازخورد موقعیت زاویه دنده مشترک دارد. بنابراین ، برای اتصالات ربات ، دو سنسور موقعیت زاویه ای مغناطیسی در هر محور حرکت مورد نیاز است و IC های موقعیت زاویه ای مغناطیسی می توانند بازخورد جابجایی حرکتی را به کنترل کننده موتور مشترک ارائه دهند.
بازوی رباتیک با سنسور موقعیت مغناطیسی
به عنوان مثال ، در مجموع چهار سنسور موقعیت مغناطیسی برای یک مچ پا روبات استفاده می شود که به حرکت محوری در هر دو زمین و رول نیاز دارد. با داشتن این نوع اتصالات متعدد در هر مفصل و شناخت تعداد زیادی از اتصالات مورد نیاز برای اکثر روبات ها ، مشخص است که چرا سنسورهای موقعیت زاویه ای مغناطیسی در آخرین محصولات رباتیک امروز بسیار پرکار هستند.
سنسورهای حضور
امروزه چندین فن آوری سنسور حضور در روبات های امروز ادغام می شوند و اطلاعات آنها برای ارائه سنجش بینایی روباتیک و همچنین تشخیص و اجتناب از شیء ذوب می شود. دوربین های استریو 2D و سه بعدی معمولاً در بسیاری از روبات های جدید مصرف کننده و خدمات حرفه ای امروز یافت می شوند.
با این حال ، فن آوری های جدید سنسور پیشرفته مانند سنسورهای زمان پرواز از جمله تشخیص نور و سنسورهای مختلف (LIDAR) نیز به طور فزاینده ای در روبات مستقر می شوند. لیدر نقشه برداری سه بعدی با وضوح بالا از فضایی را که در آن ربات کار می کند فراهم می کند. محیطی به گونه ای که بتواند وظایف را بهتر انجام دهد و به اطراف خود حرکت کند.
نقشه برداری لیدر
به طور مشابه ، از سنسورهای اولتراسونیک برای سنجش حضور استفاده می شود. مانند همتایان خود در اتومبیل های مورد استفاده برای سیستم های زنگ امنیتی هنگام آماده به کار ، از سنسورهای اولتراسونیک در روبات ها برای تشخیص موانع در نزدیکی و جلوگیری از سقوط آنها به دیوارها ، اشیاء ، سایر روبات ها و در بین انسان استفاده می شود.
علاوه بر این ، آنها می توانند در روبات هایی که وظایف اصلی عملکردی را انجام می دهند ، نقش داشته باشند. بنابراین ، سنسورهای اولتراسونیک نقش مهمی در ناوبری نزدیک به میدان و جلوگیری از مانع بازی می کنند ، در نهایت عملکرد و ایمنی روبات را بهبود می بخشد.
با این حال ، سنسورهای اولتراسونیک محدوده محدودی دارند ، از حدود یک سانتی متر تا چند متر و حداکثر مخروط جهت گیری در حدود 30 درجه. آنها نسبتاً ارزان هستند و دقت خوبی را در محدوده نزدیک ارائه می دهند ، اما با افزایش زاویه و اندازه گیری ، دقت آنها کاهش می یابد.
آنها همچنین مستعد تغییر دما و فشار و تداخل در سایر روبات های مجاورت هستند که از سنسورهای اولتراسونیک تنظیم شده با همان فرکانس استفاده می کنند. با این حال ، هنگامی که در ترکیب با سایر سنسورهای حضور استفاده می شود ، می توانند اطلاعات موقعیتی مفید و قابل اعتماد را ارائه دهند.
هنگامی که داده ها از همه این سنسورهای حضور (دوربین های 2D/3D ، LIDAR و سونوگرافی) با هم ذوب می شوند ، زیرا اکنون ما در روبات های خدمات مصرف کننده/حرفه ای با کیفیت بالا و روبات های صنعتی مشاهده می کنیم ، این روبات ها قادر به دستیابی به مکانی هستند آگاهی و حرکت و انجام کارهای پیچیده تر بدون آسیب رساندن به خود ، مردم یا محیط اطراف آنها.
سنسورهای ژست
سنسورهای ژست نیز به طور فزاینده ای در برخی از پیشرفته ترین روبات های امروز برای کمک به ارائه دستورات رابط کاربری ادغام می شوند. فناوری سنسور ژست شامل سنسورهای نوری و سنسورهای باند بازوی کنترل شده توسط اپراتور ربات است.
با استفاده از سنسورهای ژست مبتنی بر نوری ، روبات ها می توانند برای تشخیص حرکات خاص دست و انجام کارهای خاص بر اساس حرکات خاص یا حرکات دستی آموزش داده شوند. این نوع سنسورهای ژست فرصت های زیادی را در خانه یا بیمارستان برای افراد دارای معلولیت و قابلیت های ارتباطی محدود و همچنین در کارخانه های هوشمند ارائه می دهند.
با استفاده از سنسورهای کنترل شده با بازوبند ، پوشنده می تواند روبات های مشارکتی ، صنعتی ، پزشکی یا نظامی را برای انجام و یا تقلید از کارهای خاص بر اساس نحوه حرکت و حرکات بازوی خود ، ارتباط و کنترل کند. به عنوان مثال ، یک جراح که سنسورهای بازوبند را روی هر بازو می پوشاند می تواند یک جفت بازوی ربات از راه دور را برای انجام جراحی کنترل کند ، احتمالاً تا آنجا که طرف دیگر جهان است.
سنسورهای زراعی نیرو
سنسورهای زور زور نیز به طور فزاینده ای در روبات های نسل بعدی امروز استفاده می شوند. سنسورهای نیرو نه تنها در اثر نهایی و چنگک های روبات ها استفاده می شوند ، بلکه اکنون در سایر قسمت های ربات نیز مانند تنه ، بازوها ، پاها و سر نیز مورد استفاده قرار می گیرند. این سنسورهای گشتاور تخصصی برای نظارت بر حرکات سرعت اندام ، تشخیص موانع و ارائه هشدارهای ایمنی برای پردازنده مرکزی ربات استفاده می شود.
به عنوان مثال ، هنگامی که یک سنسور گشتاور نیرو در یک بازوی ربات به دلیل برخورد بازو به یک شیء ، یک نیروی ناگهانی و غیر منتظره را تشخیص می دهد ، نرم افزار ایمنی کنترل آن ممکن است باعث شود بازو متوقف شود و به حالت خود عقب نشینی کند.
از سنسور گشتاور نیرو نیز در رابطه با سنسورهای حضور و همچنین سایر سنسورهای نظارت بر ایمنی مانند سنسورهای محیطی استفاده می شود تا قابلیت های نظارت کلی امنیت منطقه را فراهم کند.
سنسورهای محیط زیست
انواع سنسورهای محیطی نیز به روباتیک صنعتی و مصرف کننده می روند. سنسورهای محیطی که می توانند VOC (ترکیبات آلی فرار) را در مورد کیفیت هوا ، سنسورهای دما و رطوبت ، سنسورهای فشار و حتی سنسورهایی که می توانند روشنایی را تشخیص دهند ، تشخیص دهند. این سنسورها نه تنها به اطمینان از اینكه روبات ها بتوانند به طور كارآمد و ایمن به عملكرد خود ادامه دهند ، کمک می كنند ، بلكه باعث می شوند افراد محلی ربات از شرایط محیطی ناامن آگاه باشند.
سنسورهای مدیریت برق
سنسورهای مدیریت انرژی همچنین در روبات های خودکار امروز ادغام شده اند تا به افزایش زمان کار ربات بین بارهای مختلف کمک کنند و اطمینان حاصل کنند که باتری های لیتیوم یون ، رایج ترین باتری های مورد استفاده در روبات های خودکار امروز ، در حین استفاده بیش از حد شارژ یا تخلیه نمی شوند. شکل 4 را ببینید. {{2}.
سنسورهای مدیریت انرژی همچنین در زمینه های تنظیم ولتاژ و همچنین مدیریت انرژی و حرارتی موتورهای مشترک ربات استفاده می شوند. تمام لوازم الکترونیکی روباتیک در داخل ، مانند ریزپردازنده ها ، سنسورها و محرک ها ، نیاز به منبع تغذیه و تنظیم کم نویز برای اطمینان از کارآمد و صحیح دارند.
آخرین راه حل های سنسور برای مدیریت انرژی رباتیک شامل شمارش کولوم برای تخلیه و شارژ باتری ، سنسورهای نظارت دقیق و قابل اطمینان برای تنظیم کننده ولتاژ و سنسورهای فعلی در دستگاه های مدیریت باتری است.
با تشکر از ادغام و تلفیق همه این فناوری های جدید سنسور ، آخرین روبات های امروز می توانند با استقلال و ایمن تر عمل کنند. علاوه بر این ، به لطف پیشرفت های چشمگیر در محاسبات قدرت ، نرم افزار و هوش مصنوعی و همکاری با این فناوری های جدید سنسور ، این روبات های نسل بعدی را می توان راحت تر با طیف گسترده ای از نیازهای کاربردی سازگار کرد.
علاوه بر این ، آنها می توانند وظایف دقیق تر و سریعتر از پیشینیان خود را انجام دهند. سرانجام ، آنها می توانند در طیف وسیع تری از محیط های خانگی ، تجاری و تولیدی ، با همکاری و ایمن تر با انسان کار کنند و کار کنند.