Několik klíčových senzorových technologií, které hrají hlavní roli v dnešních robotech, zahrnují senzory magnetických poloh, senzory přítomnosti, senzory gest, senzory síly a točivého momentu, senzory prostředí a senzory řízení energie.
Senzory magnetické polohy
Integrované obvody senzorů (ICS) magnetických úhlových poloh (ICS) jsou jednou z nejpoužívanějších senzorových technologií v spotřebitelských, služebních profesionálních, sociálních a dokonce i průmyslových robotech. Dnes téměř každý kloub v spotřebitelském, profesionálním nebo sociálním robota používá dva nebo více magnetických úhlových poloh.
Pro každou osu pohybu nebo rotace kloubu se používá alespoň jeden senzor magnetické úhlové polohy. Mnoho dnešních robotů používá k pohybu kloubů a končetin robotů malé, ale výkonné skromné DC motory (BLDC). Aby bylo možné správně řídit motory, je nutná zpětná vazba na polohu motoru.
Ovládání motoru s uzavřenou smyčkou robotických kloubů také vyžaduje také zpětnou vazbu polohy úhlu kloubu. Pro robotické klouby jsou proto na každé ose pohybu vyžadovány dva senzory magnetické úhlové polohy a snímač magnetické úhlové polohy může poskytnout zpětnou vazbu pro komutaci motoru kloubu.
Robotická rameno se senzorem magnetické polohy
Například pro robotický kotník, který vyžaduje axiální pohyb v rozteči, tak v roli, se používá celkem čtyři senzory magnetické polohy. Tím, že tento typ více připojení na kloub a rozpoznáním velkého počtu kloubů potřebných pro většinu robotů, je jasné, proč jsou senzory magnetické úhlové polohy v dnešních nejnovějších robotických produktech tak plodné.
Senzory přítomnosti
Dnes je do dnešních robotů integrováno několik technologií senzorů přítomnosti a jejich informace jsou fúzovány tak, aby poskytovaly snímání robotického prostorového vidění a detekci a vyhýbání se objektům. Kamery 2D a 3D stereo vidění se běžně vyskytují v mnoha dnešních nových robotech spotřebitelských a profesionálních služeb.
Nové pokročilé senzorové technologie, jako jsou senzory času letu, včetně senzorů detekce světla a rozsahu (Lidar), jsou však stále více nasazovány v robotech. LIDAR poskytuje 3D mapování prostoru, ve kterém robot provozuje a jeho jeho ITS a jeho okolí, aby mohla lépe provádět úkoly a pohybovat se.
Mapování lidaru
Podobně se pro snímání přítomnosti používají ultrazvukové senzory. Stejně jako jejich protějšky v automobilech používaných pro bezpečnostní poplachové systémy, když jsou v pohotovostním režimu, se ultrazvukové senzory v robotech používají k detekci blízkých překážek a zabránění jim narážet se do zdí, předmětů, jiných robotů a mezi lidmi.
Navíc mohou hrát roli v robotech, kteří plní hlavní funkční úkoly. Ultrazvukové senzory tedy hrají důležitou roli při navigaci a vyhýbání se překážkám v blízkém poli a v konečném důsledku poskytují celkově zlepšený výkon a bezpečnost robotů.
Ultrazvukové senzory však mají omezený rozsah v rozmezí od asi jednoho centimetru do několika metrů a maximální orientační kužel asi 30 stupňů. Jsou relativně levné a nabízejí dobrou přesnost v blízkých rozsazích, ale jejich přesnost klesá s rostoucím rozsahem a úhlem měření.
Jsou také citlivé na změny teploty a tlaku a na rušení z jiných robotů blízkého proximitu, kteří používají ultrazvukové senzory naladěné na stejnou frekvenci. Při použití v kombinaci s jinými senzory přítomnosti však mohou poskytnout užitečné a spolehlivé informace o poloze.
Když jsou data ze všech těchto senzorů přítomnosti (2D/3D kamery, Lidar a ultrazvuk) spojen dohromady, protože nyní začínáme vidět u špičkových spotřebitelských/profesionálních služebních robotů a průmyslových robotů, jsou tyto roboti schopny dosáhnout prostorového prostoru Povědomí a pohybujte se a provádějí složitější úkoly, aniž by se poškodily sebe, lidi nebo jejich okolí.
Senzory gest
Senzory gest jsou také stále více integrovány do některých z dnešních nejnáročnějších robotů, které pomáhají poskytovat příkazy uživatelského rozhraní. Technologie senzoru gest zahrnuje optické senzory a senzory ovládacího pásma, které nosí operátor robota.
Pomocí optických senzorů gest mohou být roboti vyškoleni k rozpoznání konkrétních pohybů rukou a provádění určitých úkolů na základě konkrétních gest nebo pohybů rukou. Tyto typy senzorů gest nabízejí mnoho příležitostí v domácnosti nebo nemocnici pro lidi se zdravotním postižením a omezenými komunikačními schopnostmi i v inteligentních továrnách.
Pomocí senzorů řízených náramkem může nositel komunikovat a ovládat kolaborativní, průmyslové, lékařské nebo vojenské roboty, aby vykonávali a/nebo napodobovali určité úkoly na základě toho, jak se operátor pohybuje a gesty jeho paží. Například chirurg, který nosí senzory náramků na každé paži, může ovládat pár telemedicínských robotů, aby provedl chirurgický zákrok, možná až na druhou stranu zeměkoule.
Senzory síly-torque
Senzory síly-torque se také stále více používají u dnešních robotů nové generace. Senzory síly-torque se používají nejen v koncových efektorech a ušebřích robotů, ale nyní se používají také v jiných částech robota, jako je trup, paže, nohy a hlava. Tyto specializované senzory točivého momentu síly se používají ke sledování pohybů rychlosti končetin, detekování překážek a poskytování bezpečnostních výstrah centrálnímu procesoru robota.
Například, když snímač točivého momentu síly v rameni robota detekuje náhlou a neočekávanou sílu v důsledku paže zasáhnou objekt, může jeho bezpečnostní software ovládat, aby se paže zastavilo a zasunulo se do své polohy.
Senzor točivého momentu síly se také používá ve spojení se senzory přítomnosti a dalšími senzory monitorování bezpečnosti, jako jsou senzory životního prostředí, k zajištění celkových schopností monitorování bezpečné oblasti.
Senzory životního prostředí
Rovněž se dostává řada environmentálních senzorů do průmyslové a spotřebitelské robotiky. Environmentální senzory, které mohou detekovat VOC (těkavé organické sloučeniny) týkající se kvality vzduchu, senzorů teploty a vlhkosti, tlakových senzorů a dokonce i senzorů, které mohou detekovat osvětlení. Tyto senzory nejen pomáhají zajistit, aby roboti mohli i nadále fungovat efektivně a bezpečně, ale také si robotičtí místní obyvatelé uvědomují nebezpečné podmínky prostředí.
Senzory správy energie
Senzory správy napájení jsou také integrovány do dnešních automatizovaných robotů, které pomáhají prodloužit provozní dobu robota mezi náboji a zajistit, aby lithium-iontové baterie, nejběžnější baterie používané v dnešních automatizovaných robotech, nejsou při používání přeplněny ani vyčerpány. Viz obrázek 4. 0.
Senzory správy energie se také používají v oblasti regulace napětí, jakož i napájení a tepelné správy robotických kloubních motorů. Veškerá palubní robotická elektronika, jako jsou mikroprocesory, senzory a ovladače, vyžadují nízko šum v zvlnění napájecí zdroje a regulaci, aby se zajistilo, že efektivně a správně pracují.
Mezi nejnovější řešení senzorů pro správu robotické energie patří Coulomb počítání pro vypouštění a nabíjení baterie, přesné a spolehlivé přehřátí monitorovacích senzorů pro regulátory napětí a proudové senzory v zařízeních pro správu baterií.
Díky integraci a fúzi všech těchto nových senzorových technologií mohou dnešní nejnovější roboti fungovat samostatně a bezpečněji. Navíc díky významným zlepšením výpočetního výkonu, softwaru a umělé inteligence a spolupráci s těmito novými senzorovými technologiemi lze tyto roboty nové generace snadněji přizpůsobit široké škále požadavků na aplikace.
Navíc mohou provádět úkoly přesněji a rychleji než jejich předchůdci. Konečně mohou pracovat a pracovat více nezávisleji, spolupracovat a bezpečněji s lidmi v širším rozsahu domácích, obchodních a výrobních prostředí.