В области промышленной автоматизации роботы полагаются на датчики, предоставляющие важную информацию для правильного выполнения операций.
В одном отчете прогнозируется, что к 2021 году глобальный рынок датчиков промышленных роботов будет устойчиво расти со среднегодовым темпом роста (CAGR) примерно 8%. Что касается приложений робототехнического зондирования, охватывающих потребительский и автомобильный секторы, в другом отчете прямо говорится, что одни только системы машинного зрения достигнут рынка в 5,7 миллиарда долларов к 2027 году, в то время как рынок датчиков силы превысит 6,9 миллиарда долларов.
Ниже приведены наиболее часто используемые датчики в промышленных роботах.
Датчики 2D-видения
Под 2D-зрением подразумевается камера, способная выполнять различные задачи: от обнаружения движущихся объектов до обнаружения деталей на конвейерных лентах. Многие интеллектуальные камеры могут обнаруживать детали и помогать роботам определять их положение, позволяя роботам корректировать свои движения на основе полученной информации.
Датчики 3D-видения
Для систем 3D-видения требуются две камеры или лазерные сканеры, расположенные под разными углами, чтобы обнаружить третье измерение объекта. Например, при выборе деталей используется технология 3D-видения для обнаружения объектов, создания трехмерных изображений, их анализа и выбора оптимального метода захвата.
Датчики силы/крутящего момента
Если датчики зрения обеспечивают роботам глаза, то датчики силы/крутящего момента обеспечивают им тактильное восприятие. Роботы используют эти датчики для определения силы, действующей на их концевые эффекторы. Датчики силы/крутящего момента, которые обычно располагаются между роботом и захватом, обеспечивают контроль всех сил, приложенных к захвату, роботом.
Датчики силы/крутящего момента позволяют использовать такие приложения, как сборка, ручное управление, обучение и ограничение силы.
Датчики обнаружения столкновений
Эти датчики бывают различных форм и в первую очередь предназначены для обеспечения операторам безопасной рабочей среды.-Коллаборативные роботы полагаются на них больше всего.
Некоторые датчики функционируют как системы тактильного распознавания, обнаруживая давление на мягкие поверхности и посылая сигналы, ограничивающие или останавливающие движение робота.
Другие могут быть напрямую интегрированы в робота. Некоторые компании используют обратную связь с акселерометром, тогда как другие используют текущую обратную связь. В обоих случаях, когда робот обнаруживает ненормальную силу, он запускает аварийную остановку для обеспечения безопасности.
Чтобы промышленные роботы могли сотрудничать с людьми, первым шагом является определение методов, гарантирующих безопасность работников. Эти датчики принимают различные формы: от камер до лазеров, предназначенных для информирования робота о его окружении. Некоторые системы безопасности можно настроить так, что когда человек входит в определенную зону/пространство, робот автоматически замедляется. Если человек продолжает приближаться, робот перестает работать.
Самый простой пример — лазерный датчик безопасности на дверях лифта. Когда лазер обнаруживает препятствие, двери лифта немедленно останавливаются и убираются, чтобы предотвратить столкновение.
Другие датчики
На рынке доступно множество датчиков для различных применений. Примеры включают датчики отслеживания сварного шва.
Тактильные датчики также набирают популярность. Эти датчики, обычно устанавливаемые на захватах, обнаруживают и воспринимают природу захваченных объектов. Датчики обычно могут обнаруживать силу и определять ее распределение, показывая точное местоположение объекта. Это позволяет контролировать положение захвата и силу, прикладываемую концевым эффектором. Кроме того, некоторые тактильные датчики могут обнаруживать изменения температуры.
Датчики обзора и приближения, аналогичные тем, которые необходимы для автономных транспортных средств, включают камеры, инфракрасные, сонарные, ультразвуковые, радарные и лидарные датчики. В определенных сценариях можно использовать несколько камер, особенно для стереоскопического зрения. Объединение этих датчиков позволяет роботам определять размеры, идентифицировать объекты и измерять расстояния.
Датчики RFID (радиочастотная идентификация) предоставляют идентификационные коды и позволяют авторизованным роботам получать доступ к дополнительной информации.
Микрофоны (акустические датчики) помогают промышленным роботам получать голосовые команды и распознавать ненормальные звуки в привычных условиях. В сочетании с пьезоэлектрическими датчиками они могут выявлять и устранять вибрационный-шум, предотвращая неверную интерпретацию голосовых команд. Передовые алгоритмы могут даже позволить роботам понимать эмоции говорящего.
Измерение температуры является частью самодиагностики робота,-помогая ему определять окружающую среду и избегать потенциально вредных источников тепла.
Используя химические, оптические и цветовые датчики, роботы могут оценивать, корректировать и обнаруживать проблемы, присутствующие в их среде.
Для роботов-гуманоидов, способных ходить, бегать и даже танцевать, стабильность является серьезной проблемой. Им требуются датчики, аналогичные тем, что есть в смартфонах, для предоставления точных данных о местоположении. В приложениях используются датчики с 9-степенью-свободы (9DOF) или инерциальные измерительные блоки (IMU), включающие 3-осевые акселерометры, 3-осевые гироскопы и 3-осевые магнитометры.
Датчики являются важнейшими компонентами, обеспечивающими интеллектуальную работу программного обеспечения; без них многие сложные операции были бы невозможны. Они не только облегчают выполнение сложных задач, но и обеспечивают хороший-контроль этих операций на протяжении всего выполнения.