Tipos de sensores em robótica

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Um sensor é a visão de um robô do mundo exterior. Os robôs usam sensores para compreender e medir as características geométricas e físicas dos objetos ao seu redor. Robôs, especialmente robôs autônomos, requerem a habilidade de sentir o que está ao seu redor.

Sensores internos e externos são os dois tipos de sensores comumente usados. Sensores internos em robótica fornecem informações sobre o robô, como onde ele está, a que velocidade está indo e como acelera, entre outras coisas. Sensores externos em robótica coletam dados do mundo externo, incluindo informações como o ponto de contato entre um braço robótico hidráulico e o produto no qual está trabalhando.

Existem diferentes tipos de sensores em robótica para escolher, e veremos as propriedades de vários deles, bem como por que e onde eles são empregados.

Sensores de luz

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Um sensor de luz em robótica é usado para detectar luz e criar um diferencial de tensão. Uma câmera controlada por computador no sistema de visão do robô permite que o robô visualize e adapte suas ações de acordo. Fotoresistores e células fotovoltaicas são os dois sensores de luz mais usados em robôs. Fototubos, fototransistores, CCDs e outros sensores de luz raramente são empregados.

Um fotorresistor é uma espécie de resistor cuja resistência muda conforme a quantidade de luz incide sobre ele; mais luz significa menos resistência e menos luz significa mais resistência. Eles são simples de integrar em robótica dependente de luz.

Solar fotovoltaico as células transformam a luz do sol em eletricidade. Isso é particularmente útil para desenvolver um robô solar. Embora uma célula fotovoltaica possa ser considerada uma fonte de energia, ela também pode ser convertida em um sensor com o uso de transistores e capacitores.

Visão 2D e 3D:uma imagem bidimensional de visão por computador é plana, dimensionada para calcular o comprimento e a largura, mas não a altura. Mesmo que a localização e a posição dos elementos variem, a visão tridimensional permite que um robô determine a orientação de uma peça que deve ser manuseada de forma mais eficaz. Um braço robótico pode ser guiado com precisão por um sistema de visão 3D durante a montagem, e um braço robótico pode fornecer vários ângulos de visão para inspeção de montagem importante.

Sensores de som

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Os sensores de som na robótica funcionam de maneira semelhante aos microfones, mas geralmente são conectados a circuitos que avaliam a amplitude dos sons a um valor limite e relatam o resultado ao robô. O ruído fica mais alto à medida que a amplitude aumenta.

Isso pode ser útil para um robô que estuda a vida selvagem; detectar e seguir ruídos altos pode ser um dos pontos de dados usados para localizar a vida selvagem. Um sensor de som para reconhecimento de voz, que responde aos comandos falados por um usuário, é uma aplicação mais complicada.

Um robô básico pode ser programado para viajar ouvindo sons. Considere um robô que bate palmas para a direita e duas para a esquerda. O reconhecimento de voz e voz podem ser feitos usando o mesmo microfone em robôs complexos. Sensores de som são mais difíceis de implementar do que sensores de luz, pois eles produzem uma diferença de voltagem muito pequena que deve ser amplificada para produzir uma mudança de voltagem perceptível.

Sensores de proximidade

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Um sensor de proximidade em robótica pode detectar um objeto próximo sem exigir toque físico. O transmissor envia radiação eletromagnética para o sensor próximo a ele e o receptor recebe e analisa o sinal de feedback de interrupção. Como resultado, a quantidade de luz recebida na área pode ser utilizada para determinar se os objetos vizinhos estão ou não presentes. Para o robô, os sensores fornecem uma abordagem para evitar colisões.

Existem muitos tipos diferentes de sensores de proximidade, mas apenas alguns são comumente empregados em robôs.

Transceptor infravermelho (IR) :Assim que um obstáculo é detectado, um LED IV envia um feixe de luz IV que reflete a luz recebida por um receptor IV.

Sensor de ultrassom :Esses sensores produzem ondas sonoras de alta frequência e o eco gravado indica que um objeto foi interrompido. Sensores de ultrassom também podem ser usados para medir distâncias.

Fotorresistor :Embora um fotorresistor seja um sensor de luz, ele também pode ser usado como um sensor de proximidade. Quando um objeto se aproxima do sensor, a quantidade de luz muda, fazendo com que a resistência do fotorresistor se altere. Isso é algo que pode ser detectado e tratado.

Sensores táteis

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Um sensor tátil é um dispositivo que determina se um objeto está ou não em contato. Um sensor tátil permite que o robô “toque e sinta” objetos comuns, como corrimãos de escadas e iluminação que escurecem ou iluminam ao pressionar a base. Esses sensores são usados para monitorar aplicativos e interagir com o ambiente de maneira suave. É dividido em duas categorias:Sensores de toque e força.

Sensores de toque

Sensores de toque em robótica, também conhecidos como sensores de contato, são dispositivos que podem detectar e sentir o toque de um sensor ou objeto. Microinterruptores, interruptores de limite e outros dispositivos pequenos são frequentemente utilizados. A maioria desses sensores é empregada por robôs para evitar obstáculos. Quando esses sensores detectam uma obstrução, o robô recebe uma tarefa que pode ser revertida, ligada, ligada, parada e assim por diante.

Sensores de força

Sensores de força em robótica são usados para calcular as forças envolvidas nas várias funções de um robô, como carregamento e descarregamento da máquina, gerenciamento de material e assim por diante. Este sensor também melhorará o processo de montagem para solução de problemas. Um sensor de torque de força dá aos braços robóticos a sensação de completar uma tarefa de montagem; sensores de estado interno são usados para medir o efetor final.

Sensores de temperatura

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Sensores de temperatura em robótica medem mudanças de calor / temperatura no ambiente onde são empregados. Ele trabalha com o conceito de uma mudança diferencial de tensão para uma mudança de temperatura; esta mudança de voltagem fornece a temperatura equivalente da área circundante. Temperatura do ar, temperatura da superfície e temperatura de imersão são aplicações para detecção de temperatura.

Sensores de navegação e posicionamento

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Sensores de posicionamento em robótica são usados para estimar o posicionamento do robô. Um GPS é o sensor de posicionamento mais comum (Sistema de Posicionamento Global). Os satélites orbitando nosso planeta enviam sinais, que são captados e processados por um receptor de robô. Calcule a posição e velocidade aproximadas de um robô usando os dados analisados. Os três sensores de navegação mais comuns incluem;

GPS

O Sistema de Posicionamento Global (GPS) é o sensor de posicionamento mais amplamente usado. Os satélites orbitando nosso planeta enviam sinais, que são captados e processados por um receptor de robô. Os dados processados podem ser utilizados para calcular a posição e velocidade aproximadas de um robô.

Esses sistemas GPS são incrivelmente úteis para robôs ao ar livre, mas são ineficazes em ambientes fechados. Eles também são um pouco caros agora, mas se seus preços caírem, você verá em breve a maioria dos robôs equipados com um módulo GPS.

Bússola magnética digital

Semelhante a uma bússola magnética portátil, a Bússola Magnética Digital usa o campo magnético da Terra para produzir medições direcionais, guiando seu robô na direção apropriada para alcançar seu alvo. Esses sensores são mais baratos do que os módulos GPS; no entanto, se você precisar de feedback posicional e navegação, uma bússola deve ser usada em conjunto com um módulo GPS.

Localização

A tarefa de determinar autonomamente a localização de um robô em um ambiente complexo é conhecida como localização. Elementos externos chamados pontos de referência, que podem ser colocados propositalmente ou pontos de referência naturais, são usados para determinar a localização. Marcadores artificiais ou faróis são colocados ao redor do robô na primeira fase, e o sensor do robô registra esses sinais para identificar sua localização exata.

Sensores de aceleração

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Sensores de aceleração em robótica são dispositivos que medem a aceleração e a inclinação do robô. Um acelerômetro é afetado por dois tipos de forças:

A força estática - a força que existe entre quaisquer dois objetos. Podemos determinar quanto o robô se inclina, detectando sua gravidade. Este parâmetro é útil para equilibrar robôs ou avaliar se um robô está subindo ou descendo.

Força dinâmica - a velocidade com que um objeto deve ser movido. A velocidade / velocidade na qual um robô viaja é determinada medindo a força dinâmica com um acelerômetro.

Outros sensores robóticos

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Existem centenas de sensores disponíveis agora que podem sentir praticamente qualquer coisa que você possa imaginar, e é quase difícil listar todos eles. Além dos listados acima, há uma variedade de outros sensores que são utilizados para aplicações específicas. Considere as seguintes condições:

Sensores de umidade são usados para determinar a quantidade de umidade no ar. Teor de umidade

Os sensores de gás são feitos para detectar gases específicos.

Os potenciômetros são extremamente versáteis e podem ser utilizados em uma ampla gama de aplicações.

Sensores de campo magnético medem a força do campo magnético que os cerca

Conclusão

Um par de fotoresistores ou um sensor infravermelho podem ser usados para fazer um robô simples para evitar obstáculos. Quanto mais complicado seu robô se torna, mais sensores ele terá. Uma única operação pode exigir o uso de vários sensores, ou vários trabalhos podem ser realizados com um único sensor.

Às vezes, uma tarefa pode ser concluída usando qualquer um dos vários sensores disponíveis. Com base na disponibilidade, acessibilidade e conveniência de uso, escolha o sensor ideal. No entanto, também existe a opção de comprar um braço robótico com um sensor acoplado a ele pelo fabricante. Idealmente, isso economiza o custo de compra um independente do outro.

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