Sensortypen in der Robotik
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Ein Sensor ist die Sicht eines Roboters auf die Außenwelt. Roboter verwenden Sensoren, um die geometrischen und physikalischen Eigenschaften von Objekten in ihrer Umgebung zu erfassen und zu messen. Roboter, insbesondere autonome Roboter, benötigen die Fähigkeit, ihre Umgebung wahrzunehmen.
Innen- und Außensensoren sind die zwei Arten von Sensoren, die häufig verwendet werden. Interne Sensoren in der Robotik liefern unter anderem Informationen über den Roboter, etwa wo er sich befindet, wie schnell er fährt und wie er beschleunigt. Externe Sensoren in der Robotik sammeln Daten von der Außenwelt, darunter Informationen wie den Kontaktpunkt zwischen einem hydraulischen Roboterarm und dem Produkt, an dem er arbeitet.
Es gibt verschiedene Arten von Sensoren in der Robotik, aus denen Sie auswählen können, und wir werden die Eigenschaften einer Reihe von ihnen sowie ihre Gründe und ihren Einsatzort besprechen. Quelle:Unsplash
Ein Lichtsensor in der Robotik wird verwendet, um Licht zu erkennen und eine Spannungsdifferenz zu erzeugen. Eine computergesteuerte Kamera im Robot Vision System ermöglicht es dem Roboter, seine Aktionen anzuzeigen und entsprechend anzupassen. Fotowiderstände und Photovoltaikzellen sind die beiden am häufigsten verwendeten Lichtsensoren in Robotern. Fotoröhren, Fototransistoren, CCDs und andere Lichtsensoren werden selten verwendet.
Ein Fotowiderstand ist eine Art Widerstand, dessen Widerstand sich mit der Lichtmenge ändert, die darauf fällt; Mehr Licht bedeutet weniger Widerstand und weniger Licht bedeutet mehr Widerstand. Sie lassen sich einfach in lichtabhängige Robotik integrieren.
Solar Photovoltaik Zellen wandeln Sonnenlicht in Strom um. Dies ist besonders nützlich für die Entwicklung eines Solarroboters. Während eine Photovoltaikzelle als Energiequelle betrachtet werden kann, kann sie mit Hilfe von Transistoren und Kondensatoren auch in einen Sensor umgewandelt werden.
2D- und 3D-Vision:Ein zweidimensionales Computer-Vision-Bild ist flach, skaliert, um Länge und Breite zu berechnen, aber nicht die Höhe. Auch wenn Lage und Position der Elemente variieren, ermöglicht die dreidimensionale Sicht einem Roboter, die Ausrichtung eines zu handhabenden Teils effektiver zu bestimmen. Ein Roboterarm kann während der Montage von einem 3D-Vision-System präzise geführt werden, und ein Roboterarm kann verschiedene Blickwinkel für wichtige Montageinspektionen bereitstellen. Quelle:Unsplash
Schallsensoren in der Robotik funktionieren ähnlich wie Mikrofone, sind aber meist an Schaltungen angeschlossen, die die Amplitude der Geräusche auf einen Schwellenwert bewerten und das Ergebnis an den Roboter melden. Das Rauschen wird mit zunehmender Amplitude lauter.
Dies könnte für einen Roboter nützlich sein, der Wildtiere studiert; Das Erkennen und Verfolgen von lauten Geräuschen könnte einer der Datenpunkte sein, die verwendet werden, um Wildtiere zu lokalisieren. Ein Geräuschsensor zur Spracherkennung, der auf von einem Benutzer gesprochene Befehle reagiert, ist eine kompliziertere Anwendung.
Ein einfacher Roboter kann so programmiert werden, dass er sich durch das Hören von Geräuschen fortbewegt. Stellen Sie sich einen Roboter vor, der einen nach rechts und zwei nach links klatscht. Sprach- und Spracherkennung können in komplexen Robotern beide über dasselbe Mikrofon erfolgen. Schallsensoren sind schwieriger zu implementieren als Lichtsensoren, da sie eine sehr kleine Spannungsdifferenz erzeugen, die verstärkt werden muss, um eine wahrnehmbare Spannungsänderung zu erzeugen. Quelle:Unsplash
Ein Näherungssensor in der Robotik kann ein Objekt in der Nähe erkennen, ohne dass eine physische Berührung erforderlich ist. Der Sender sendet elektromagnetische Strahlung an den daneben liegenden Sensor, und der Empfänger empfängt und analysiert die Unterbrechungsrückmeldung. Als Ergebnis kann die in dem Bereich empfangene Lichtmenge verwendet werden, um zu bestimmen, ob benachbarte Objekte vorhanden sind oder nicht. Für den Roboter bieten die Sensoren einen Ansatz zur Kollisionsvermeidung.
Es gibt viele verschiedene Arten von Näherungssensoren, aber nur wenige werden üblicherweise in Robotern verwendet.
Infrarot (IR)-Transceiver :Sobald ein Hindernis erkannt wird, sendet eine IR-LED einen IR-Lichtstrahl, der das von einem IR-Empfänger empfangene Licht spiegelt.
Ultraschallsensor :Diese Sensoren erzeugen hochfrequente Schallwellen und das aufgezeichnete Echo zeigt an, dass ein Objekt gestört wurde. Ultraschallsensoren könnten auch zum Messen von Entfernungen verwendet werden.
Fotowiderstand :Obwohl ein Fotowiderstand ein Lichtsensor ist, kann er auch als Näherungssensor verwendet werden. Wenn sich ein Objekt dem Sensor nähert, ändert sich die Lichtmenge, wodurch sich der Widerstand des Fotowiderstands ändert. Dies ist etwas, das erkannt und behandelt werden kann. Quelle:Unsplash
Ein taktiler Sensor ist ein Gerät, das feststellt, ob ein Objekt in Kontakt ist oder nicht. Ein taktiler Sensor ermöglicht es dem Roboter, alltägliche Gegenstände wie Treppengeländer und Beleuchtung zu „berühren und zu fühlen“, die durch Drücken der Basis gedimmt oder aufgehellt werden. Diese Sensoren werden verwendet, um Anwendungen zu überwachen und auf sanfte Weise mit der Umgebung zu interagieren. Es ist in zwei Kategorien unterteilt:Berührungs- und Kraftsensoren.
Berührungssensoren in der Robotik, auch als Berührungssensoren bekannt, sind Geräte, die die Berührung eines Sensors oder eines Objekts erkennen und wahrnehmen können. Mikroschalter, Endschalter und andere kleine Geräte werden oft verwendet. Die meisten dieser Sensoren werden von Robotern verwendet, um Hindernissen auszuweichen. Wenn diese Sensoren ein Hindernis erkennen, erhält der Roboter eine Aufgabe, die umgekehrt, gedreht, eingeschaltet, gestoppt usw. werden kann.
Kraftsensoren in der Robotik werden verwendet, um die Kräfte zu berechnen, die an den verschiedenen Funktionen eines Roboters beteiligt sind, wie z. B. Be- und Entladen von Maschinen, Materialmanagement usw. Dieser Sensor verbessert auch den Montageprozess zur Fehlersuche. Ein Kraft-Drehmoment-Sensor gibt den Roboterarmen das Gefühl, eine Montageaufgabe zu erledigen; interne Zustandssensoren werden zur Messung des Endeffektors verwendet. Quelle:Pinterest
Temperatursensoren in der Robotik messen Wärme-/Temperaturänderungen in der Umgebung, in der sie eingesetzt werden. Es arbeitet nach dem Konzept einer Spannungsdifferenzänderung für eine Temperaturänderung; diese Spannungsänderung liefert die äquivalente Temperatur der Umgebung. Lufttemperatur, Oberflächentemperatur und Eintauchtemperatur sind alle Anwendungen für die Temperaturerfassung. Quelle:Pinterest
Positionssensoren in der Robotik werden verwendet, um die Positionierung des Roboters abzuschätzen. Ein GPS ist der gebräuchlichste Positionssensor (Global Positioning System). Satelliten, die unseren Planeten umkreisen, senden Signale aus, die von einem Roboterempfänger aufgenommen und verarbeitet werden. Berechnen Sie die ungefähre Position und Geschwindigkeit eines Roboters anhand der analysierten Daten. Zu den drei gängigsten Navigationssensoren gehören:
Das Global Positioning System (GPS) ist der am weitesten verbreitete Positionssensor. Satelliten, die unseren Planeten umkreisen, senden Signale aus, die vom Empfänger eines Roboters aufgenommen und verarbeitet werden. Die verarbeiteten Daten können verwendet werden, um die ungefähre Position und Geschwindigkeit eines Roboters zu berechnen.
Diese GPS-Systeme sind für Roboter im Freien unglaublich nützlich, aber in Innenräumen sind sie wirkungslos. Sie sind derzeit auch ein wenig teuer, aber wenn ihre Preise sinken, werden Sie bald die meisten Roboter mit einem GPS-Modul sehen.
Ähnlich wie ein tragbarer Magnetkompass nutzt der digitale Magnetkompass das Erdmagnetfeld, um Richtungsmessungen zu erstellen und Ihren Roboter in die richtige Richtung zu führen, um sein Ziel zu erreichen. Diese Sensoren sind kostengünstiger als GPS-Module. Wenn Sie jedoch sowohl Positionsrückmeldung als auch Navigation benötigen, sollte ein Kompass in Verbindung mit einem GPS-Modul verwendet werden.
Die Aufgabe, den Standort eines Roboters in einer komplexen Umgebung autonom zu bestimmen, wird als Lokalisierung bezeichnet. Zur Standortbestimmung werden externe Elemente, sogenannte Landmarks, verwendet, die entweder gezielt platziert oder natürliche Landmarks sein können. In der ersten Phase werden um den Roboter herum künstliche Markierungen oder Beacons angebracht, und der Sensor des Roboters zeichnet diese Signale auf, um seinen genauen Standort zu bestimmen. Quelle:Pinterest
Beschleunigungssensoren in der Robotik sind Geräte, die die Beschleunigung und Neigung des Roboters messen. Ein Beschleunigungsmesser wird durch zwei Arten von Kräften beeinflusst:
Die statische Kraft – die Kraft, die zwischen zwei beliebigen Objekten besteht. Wir können bestimmen, wie stark sich der Roboter neigt, indem wir seine Schwerkraft erkennen. Dieser Parameter ist nützlich, um Roboter auszubalancieren oder zu beurteilen, ob ein Roboter bergauf oder bergab fährt.
Dynamische Kraft – Die Geschwindigkeit, mit der ein Objekt bewegt werden muss. Die Geschwindigkeit/Geschwindigkeit, mit der sich ein Roboter fortbewegt, wird durch die Messung der dynamischen Kraft mit einem Beschleunigungsmesser bestimmt. Quelle:Unsplash
Es gibt mittlerweile Hunderte von Sensoren, die praktisch alles erfassen können, was Sie sich vorstellen können, und es ist fast schwierig, sie alle aufzulisten. Abgesehen von den oben aufgeführten gibt es eine Vielzahl anderer Sensoren, die für bestimmte Anwendungen verwendet werden. Berücksichtigen Sie die folgenden Bedingungen:
Feuchtigkeitssensoren werden verwendet, um den Feuchtigkeitsgehalt der Luft zu bestimmen. Feuchtigkeitsgehalt
Gassensoren werden entwickelt, um bestimmte Gase zu erkennen.
Potentiometer sind äußerst vielseitig und können in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden.
Magnetfeldsensoren messen die Stärke des sie umgebenden Magnetfelds
Ein paar Fotowiderstände oder ein Infrarotsensor können verwendet werden, um einen einfachen Roboter zur Vermeidung von Hindernissen zu bauen. Je komplizierter Ihr Roboter wird, desto mehr Sensoren hat er. Ein einzelner Vorgang kann die Verwendung mehrerer Sensoren erfordern oder mehrere Aufgaben können mit einem einzigen Sensor ausgeführt werden.
Eine Aufgabe kann manchmal mit einem der verschiedenen verfügbaren Sensoren abgeschlossen werden. Wählen Sie den idealen Sensor basierend auf Verfügbarkeit, Erschwinglichkeit und Benutzerfreundlichkeit. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, einen Roboterarm mit daran befestigtem Sensor vom Hersteller zu kaufen. Dies spart Ihnen idealerweise die Kosten für den Kauf unabhängig voneinander.
Inhaltsverzeichnis
Lichtsensoren
Schallsensoren
Näherungssensoren
taktile Sensoren
Berührungssensoren
Kraftsensoren
Temperatursensoren
Navigations- und Positionssensoren
GPS
Digitaler Magnetkompass
Lokalisierung
Beschleunigungssensoren
Andere Robotersensoren
Schlussfolgerung
Industrieroboter
- Kaleidoskop
- Fotowiderstand – Funktionsweise, Typen und Anwendungen
- Verschiedene Sensortypen in Automobilen
- Verschiedene Arten von Füllstandssensoren und ihre Funktionsweise
- Sensortypen mit ihren Schaltplänen
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