Несколько ключевых сенсорных технологий, которые играют важную роль в современных роботах, включают датчики магнитного положения, датчики присутствия, датчики жеста, датчики силы и крутящего момента, датчики окружающей среды и датчики управления питанием.
Магнитные датчики положения
Интегрированные схемы магнитного углового положения (ICS) являются одной из наиболее широко используемых сенсорных технологий в отношении потребительских, профессиональных, социальных и даже промышленных роботов сегодня. Сегодня почти каждый сустав в потребительском, профессиональном или социальном роботе использует два или более магнитных датчиков углового положения.
Для каждой оси движения или вращения соединения используется по крайней мере один датчик магнитного углового положения. Многие из современных роботов используют небольшие, но мощные бесщеточные двигатели DC (BLDC), чтобы перемещать суставы и конечности робота. Чтобы правильно управлять двигателями, требуется обратная связь с положением двигателя.
Кроме того, управление двигателем с замкнутым контуром роботов также требует обратной связи по положению угла шарнира. Следовательно, для суставов роботов на каждой оси движения требуются два датчика магнитного углового положения, а датчики магнитного углового положения могут обеспечить обратную связь моторной коммутации контроллеру двигателя.
Роботизированная рука с магнитным датчиком положения
Например, в общей сложности четыре датчика магнитного положения используются для лодыжки робота, который требует осевого движения как в шагах, так и в рулоне. Имея этот тип нескольких соединений на сустав и распознавая большое количество суставов, необходимых для большинства роботов, ясно, почему магнитные датчики углового положения настолько плодовиты в современных новейших роботизированных продуктах.
Датчики присутствия
Сегодня несколько технологий датчика присутствия интегрированы в сегодняшних роботов, и их информация сливается с тем, чтобы обеспечить роботизированное восприятие пространственного зрения, а также обнаружение объектов и избегание. Камеры 2D и 3D Stereo Vision обычно встречаются во многих современных новых потребительских и профессиональных роботах обслуживания.
Тем не менее, новые передовые сенсорные технологии, такие как датчики времени пролета, включая обнаружение света и датчики (LIDAR), также все чаще развертываются в роботах. Lidar обеспечивает 3D-картирование с высоким разрешением пространства, в котором работает робот и его его Окружение, чтобы он мог лучше выполнять задачи и перемещаться.
Лидарное картирование
Точно так же ультразвуковые датчики используются для определения присутствия. Как и их коллеги в автомобилях, используемых для систем безопасности сигнализации, когда в режиме ожидания в режиме ожидания ультразвуковые датчики у роботов используются для обнаружения близлежащих препятствий и предотвращения их врезания в стены, предметы, другие роботы и среди людей.
Более того, они могут сыграть роль в роботах, которые выполняют основные функциональные задачи. Таким образом, ультразвуковые датчики играют важную роль в навигации в ближнем поле и предотвращении препятствий, в конечном итоге обеспечивая общую улучшенную производительность и безопасность робота.
Тем не менее, ультразвуковые датчики имеют ограниченный диапазон, от около одного сантиметра до нескольких метров и максимальный конус ориентации около 30 градусов. Они относительно недороги и обеспечивают хорошую точность в близких диапазонах, но их точность снижается с увеличением диапазона и угла измерения.
Они также подвержены изменению температуры и давления, а также к интерференции от других роботов близости, которые используют ультразвуковые датчики, настроенные на ту же частоту. Однако при использовании в сочетании с другими датчиками присутствия они могут предоставить полезную и надежную информацию о положении.
Когда данные всех этих датчиков присутствия (2D/3D-камеры, лидар и ультразвук) объединены вместе, как мы сейчас начинаем видеть в высококлассных роботах потребительских/профессиональных услуг и промышленных роботов, эти роботы способны достичь пространственных Осознание и двигаться и выполнять более сложные задачи, не повреждая себя, людей или своего окружения.
Жестные датчики
Датчики жеста также все чаще интегрируются в некоторых из самых сложных роботов сегодня, чтобы помочь предоставить команды пользовательского интерфейса. Технология датчика жеста включает в себя оптические датчики и датчики управляющей полосы ARM, которые носят оператор робота.
Используя оптические датчики жеста, роботов могут быть обучены распознавать конкретные движения рук и выполнять определенные задачи на основе конкретных жестов или движений рук. Эти типы датчиков жестов предлагают много возможностей в доме или в больнице для людей с ограниченными возможностями и ограниченными возможностями связи, а также на умных фабриках.
Используя датчики, контролируемые повязкой, владелец может сообщать и контролировать сотрудничество, промышленные, медицинские или военные роботы для выполнения и/или имитации определенных задач, основанных на том, как оператор движется и жеста его или ее рука. Например, хирург, носящий датчики повязки на каждой руке, может контролировать пару рук телемедицины робота для выполнения операции, возможно, на другой стороне земного шара.
Силовые датчики
Датчики силового круга также все чаще используются в сегодняшних роботах следующего поколения. Датчики силового круга используются не только в конечных эффектах и захватах роботов, но теперь также используются в других частях робота, таких как торс, руки, ноги и голова. Эти специализированные датчики крутящего момента силы используются для мониторинга движений скорости конечностей, обнаружения препятствий и обеспечения оповещений безопасности центральному процессору робота.
Например, когда датчик силового крутящего момента в руке робота обнаруживает внезапную и неожиданную силу из -за того, что рука ударила по объекту, его программное обеспечение для безопасности управления может привести к тому, что рука остановится двигаться и отказаться до его положения.
Датчик силового крутящего момента также используется в сочетании с датчиками присутствия, а также с другими датчиками мониторинга безопасности, такими как датчики окружающей среды, для обеспечения общих возможностей безопасного мониторинга площади.
Экологические датчики
Разнообразные экологические датчики также проникают в промышленную и потребительскую робототехнику. Датчики окружающей среды, которые могут обнаруживать ЛОС (летучие органические соединения) в отношении качества воздуха, датчиков температуры и влажности, датчиков давления и даже датчиков, которые могут обнаружить освещение. Эти датчики не только помогают гарантировать, что роботы могут продолжать работать эффективно и безопасно, но также сообщают местным жителям роботов о небезопасных условиях окружающей среды.
Датчики управления питанием
Датчики управления питанием также интегрированы в сегодняшние автоматизированные роботы, чтобы помочь расширить время работы робота между зарядами и обеспечить, чтобы литий-ионные батареи, наиболее распространенные батареи, используемые в современных автоматизированных роботах, не перегружены и не сливаются во время использования. См. Рисунок 4. 0.
Датчики управления энергопотреблением также используются в областях регулирования напряжения, а также в области питания и теплового управления моторами роботов. Вся бортовая роботизированная электроника, такая как микропроцессоры, датчики и приводы, требуют низкодобывающих пульсных источников питания и регулирования, чтобы обеспечить эффективную и правильно работающую.
Последние сенсорные решения для роботизированного управления питанием включают в себя подсчет кулонов для разряда и заряда, точные и надежные датчики мониторинга перегрева для регуляторов напряжения и датчики тока в устройствах управления аккумулятором.
Благодаря интеграции и слиянию всех этих новых сенсорных технологий, сегодня последние роботы могут работать более независимо и безопасно. Кроме того, благодаря значительным улучшениям в области вычислительной мощности, программного обеспечения и искусственного интеллекта, а также совместной работы с этими новыми сенсорными технологиями эти роботы следующего поколения могут быть легче адаптированы к широкому спектру требований к приложениям.
Более того, они могут выполнять задачи более точно и быстрее, чем их предшественники. Наконец, они могут работать и работать более независимо, совместно и безопасно с людьми в более широком спектре домашних, деловых и производственных сред.