Várias tecnologias -chave do sensor que desempenham um papel importante nos robôs atuais incluem sensores de posição magnética, sensores de presença, sensores de gestos, sensores de força e torque, sensores ambientais e sensores de gerenciamento de energia.
Sensores de posição magnética
Os circuitos integrados do sensor de posição angular magnética (ICS) são uma das tecnologias de sensores mais amplamente utilizadas nos robôs de consumidores, profissionais de serviço, sociais e até industriais hoje. Hoje, quase todos os conjuntos de consumidores, profissionais de serviço ou robô social usam dois ou mais sensores de posição angular magnética.
Para cada eixo de movimento ou rotação da articulação, pelo menos um sensor de posição angular magnética é usada. Muitos dos robôs de hoje usam pequenos, mas poderosos motores DC sem escova (BLDC) para mover as articulações e membros do robô. Para acionar corretamente os motores, é necessário o feedback da posição do motor.
Além disso, o controle do motor de circuito fechado das juntas do robô também requer feedback da posição do ângulo da engrenagem da junta. Portanto, para as articulações do robô, são necessários dois sensores de posição angular magnética em cada eixo de movimento, e o sensor de posição angular magnética pode fornecer feedback de comutação motora ao controlador do motor articular.
Braço robótico com sensor de posição magnética
Por exemplo, um total de quatro sensores de posição magnética são usados para um tornozelo de robô que requer movimento axial no passo e no rolo. Ao ter esse tipo de múltipla conexões por articulação e reconhecendo o grande número de juntas necessárias para a maioria dos robôs, fica claro por que os sensores de posição angular magnética são tão prolíficos nos mais recentes produtos robóticos de hoje.
Sensores de presença
Hoje, várias tecnologias de sensores de presença são integradas aos robôs atuais e suas informações são fundidas para fornecer detecção de visão espacial robótica, bem como detecção e prevenção de objetos. As câmeras de visão estéreo 2D e 3D são comumente encontradas em muitos dos novos robôs de serviços de consumo e de serviços profissionais de hoje.
No entanto, novas tecnologias avançadas de sensores, como sensores de tempo de voo, incluindo detecção de luz e sensores de variação (LIDAR), também estão sendo cada vez mais implantados em robôs. O LIDAR fornece um mapeamento 3D de alta resolução do espaço em que o robô está operando e seu seu arredores para que possa executar melhor as tarefas e se mover.
Mapeamento do LIDAR
Da mesma forma, os sensores ultrassônicos são usados para detecção de presença. Como seus colegas em automóveis usados para sistemas de alarme de segurança quando, em espera, os sensores ultrassônicos em robôs são usados para detectar obstáculos próximos e impedir que eles colidam com paredes, objetos, outros robôs e entre humanos.
Além disso, eles podem desempenhar um papel em robôs que executam grandes tarefas funcionais. Assim, os sensores ultrassônicos desempenham um papel importante na navegação em campo próximo e na prevenção de obstáculos, proporcionando o desempenho e a segurança gerais do robô melhorados.
No entanto, os sensores ultrassônicos têm uma faixa limitada, variando de cerca de um centímetro a vários metros e um cone de orientação máxima de cerca de 30 graus. Eles são relativamente baratos e oferecem boa precisão em faixas próximas, mas sua precisão diminui com o aumento da faixa e o ângulo de medição.
Eles também são suscetíveis a variações de temperatura e pressão e à interferência de outros robôs de proximidade que usam sensores ultrassônicos ajustados à mesma frequência. No entanto, quando usados em combinação com outros sensores de presença, eles podem fornecer informações úteis e confiáveis na posição.
Quando dados de todos esses sensores de presença (câmeras 2D/3D, Lidar e ultrassom) são fundidos, pois agora estamos começando a ver em robôs de serviço de consumo/profissional de ponta e robôs industriais, esses robôs são capazes de alcançar espacial Consciência, mova -se e execute tarefas mais complexas sem se danificar, pessoas ou seus arredores.
Sensores de gestos
Os sensores de gesto também estão cada vez mais integrados a alguns dos robôs mais sofisticados de hoje para ajudar a fornecer comandos de interface do usuário. A tecnologia do sensor de gesto inclui sensores ópticos e sensores de banda de braço de controle usados pelo operador do robô.
Usando sensores de gestos baseados em óptica, os robôs podem ser treinados para reconhecer movimentos específicos da mão e executar determinadas tarefas com base em gestos ou movimentos de mão específicos. Esses tipos de sensores de gestos oferecem muitas oportunidades em casa ou hospital para pessoas com deficiência e capacidades de comunicação limitadas, bem como em fábricas inteligentes.
Usando sensores controlados por braçadeiras, o usuário pode se comunicar e controlar robôs colaborativos, industriais, médicos ou militares para executar e/ou imitar certas tarefas com base em como o operador move e gesticula seu braço. Por exemplo, um cirurgião que usa sensores de braçadeira em cada braço pode controlar um par de braços de robô de telemedicina para realizar cirurgia, possivelmente tão distante quanto o outro lado do globo.
Sensores de força-torque
Os sensores de força-torque também são cada vez mais usados nos robôs de próxima geração de hoje. Os sensores torque de força não são usados apenas em efetores finais e garra de robôs, mas agora também são usados em outras partes do robô, como o tronco, braços, pernas e cabeça. Esses sensores de torque de força especializados são usados para monitorar movimentos de velocidade do membro, detectar obstáculos e fornecer alertas de segurança ao processador central do robô.
Por exemplo, quando um sensor de torque de força em um braço de robô detecta uma força repentina e inesperada devido ao braço que atinge um objeto, seu software de segurança de controle pode fazer com que o braço pare de se mover e se retrair para sua posição.
O sensor de torque de força também é usado em conjunto com sensores de presença, bem como outros sensores de monitoramento de segurança, como sensores ambientais, para fornecer recursos gerais de monitoramento de área segura.
Sensores ambientais
Uma variedade de sensores ambientais também está chegando à robótica industrial e de consumo. Sensores ambientais que podem detectar VOCs (compostos orgânicos voláteis) em relação à qualidade do ar, sensores de temperatura e umidade, sensores de pressão e até sensores que podem detectar iluminação. Esses sensores não apenas ajudam a garantir que os robôs possam continuar operando de maneira eficiente e segura, mas também conscientizam os habitantes do robô das condições ambientais inseguras.
Sensores de gerenciamento de energia
Os sensores de gerenciamento de energia também são integrados aos robôs automatizados atuais para ajudar a estender o tempo de operação do robô entre as cargas e garantir que as baterias de íons de lítio, as baterias mais comuns usadas nos robôs automatizados atuais, não sejam sobrecarregadas ou drenadas durante o uso. Veja a Figura 4. 0.
Os sensores de gerenciamento de energia também são usados nas áreas de regulamentação de tensão, bem como no gerenciamento de energia e térmica de motores articulares do robô. Todos os eletrônicos robóticos a bordo, como microprocessadores, sensores e atuadores, requerem fontes de alimentação e regulamentação e regulamentação de baixo ruído para garantir que eles funcionem de maneira eficiente e correta.
As mais recentes soluções de sensor para gerenciamento de energia robótica incluem a contagem de Coulomb para descarga e carga da bateria, sensores de monitoramento de superaquecimento precisos e confiáveis para reguladores de tensão e sensores atuais em dispositivos de gerenciamento de bateria.
Graças à integração e fusão de todas essas novas tecnologias de sensores, os mais recentes robôs de hoje podem operar de forma mais independente e com segurança. Além disso, graças a melhorias significativas no poder de computação, software e inteligência artificial, e trabalhando em conjunto com essas novas tecnologias de sensores, esses robôs de próxima geração podem ser adaptados mais facilmente a uma ampla gama de requisitos de aplicativos.
Além disso, eles podem executar tarefas com mais precisão e mais rápido que seus antecessores. Por fim, eles podem operar e trabalhar de forma mais independente, colaborativa e segura com os seres humanos em uma gama mais ampla de ambientes domésticos, de negócios e de fabricação.