Im Bereich der industriellen Automatisierung sind Roboter auf Sensoren angewiesen, die wichtige Informationen für die korrekte Ausführung von Vorgängen liefern.
Ein Bericht prognostiziert, dass der weltweite Markt für Industrierobotersensoren bis 2021 stetig mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von etwa 8 % wachsen wird. Für Robotik-Sensoranwendungen im Verbraucher- und Automobilsektor heißt es in einem anderen Bericht ausdrücklich, dass allein Bildverarbeitungssysteme bis 2027 einen Markt von 5,7 Milliarden US-Dollar erreichen werden, während der Markt für Kraftsensoren 6,9 Milliarden US-Dollar übersteigen wird.
Nachfolgend sind die am häufigsten verwendeten Sensoren in Industrierobotern aufgeführt.
2D-Vision-Sensoren
Unter 2D-Vision versteht man eine Kamera, die verschiedene Aufgaben erfüllen kann, von der Erkennung bewegter Objekte bis hin zur Lokalisierung von Teilen auf Förderbändern. Viele intelligente Kameras können Teile erkennen und Roboter bei der Bestimmung ihrer Position unterstützen, sodass Roboter ihre Bewegungen basierend auf den empfangenen Informationen anpassen können.
3D-Vision-Sensoren
3D-Vision-Systeme erfordern zwei Kameras oder Laserscanner, die in unterschiedlichen Winkeln positioniert sind, um die dritte Dimension eines Objekts zu erkennen. Beispielsweise nutzt die Teilekommissionierung die 3D-Vision-Technologie, um Objekte zu erkennen, dreidimensionale Bilder zu erstellen, sie zu analysieren und die optimale Greifmethode auszuwählen.
Kraft-/Drehmomentsensoren
Während Vision-Sensoren Robotern Augen verleihen, ermöglichen Kraft-/Drehmomentsensoren ihnen eine taktile Wahrnehmung. Roboter nutzen diese Sensoren, um die von ihren Endeffektoren ausgeübte Kraft zu erfassen. Kraft-/Drehmomentsensoren werden normalerweise zwischen dem Roboter und dem Greifer positioniert und stellen sicher, dass alle auf den Greifer ausgeübten Kräfte vom Roboter überwacht werden.
Kraft-/Drehmomentsensoren ermöglichen Anwendungen wie Montage, manuelle Führung, Teach-in und Kraftbegrenzung.
Kollisionserkennungssensoren
Diese Sensoren gibt es in verschiedenen Formen, die in erster Linie darauf ausgelegt sind, den Bedienern eine sichere Arbeitsumgebung zu bieten. -Kollaborationsroboter verlassen sich am meisten auf sie.
Einige Sensoren fungieren als taktile Erkennungssysteme, die den Druck durch weiche Oberflächen erkennen und Signale senden, um die Bewegung des Roboters zu begrenzen oder anzuhalten.
Andere können direkt in den Roboter integriert werden. Einige Unternehmen nutzen das Feedback von Beschleunigungsmessern, während andere aktuelles Feedback nutzen. In beiden Fällen löst der Roboter einen Notstopp aus, wenn er eine ungewöhnliche Kraft erkennt, um die Sicherheit zu gewährleisten.
Damit Industrieroboter mit Menschen zusammenarbeiten können, müssen zunächst Methoden identifiziert werden, die die Sicherheit der Arbeitnehmer gewährleisten. Diese Sensoren gibt es in verschiedenen Formen, von Kameras bis hin zu Lasern, die den Roboter über seine Umgebung informieren sollen. Einige Sicherheitssysteme können so konfiguriert werden, dass der Roboter automatisch langsamer wird, wenn eine Person eine bestimmte Zone/einen bestimmten Raum betritt. Nähert sich die Person weiter, stellt der Roboter den Betrieb ein.
Das einfachste Beispiel ist der Lasersicherheitssensor an Aufzugstüren. Wenn der Laser ein Hindernis erkennt, stoppen die Aufzugstüren sofort und ziehen sich zurück, um eine Kollision zu verhindern.
Andere Sensoren
Auf dem Markt sind zahlreiche Sensoren für vielfältige Anwendungen verfügbar. Beispiele hierfür sind Schweißnahtverfolgungssensoren.
Auch taktile Sensoren erfreuen sich zunehmender Beliebtheit. Typischerweise an Greifern montiert, erkennen und erkennen diese Sensoren die Beschaffenheit der gegriffenen Objekte. Sensoren können in der Regel Kraft erfassen und deren Verteilung bestimmen, wodurch die genaue Position des Objekts ermittelt wird. Dies ermöglicht die Kontrolle über die Greifposition und die vom Endeffektor aufgebrachte Kraft. Darüber hinaus können einige taktile Sensoren Veränderungen in der Wärme erkennen.
Sicht- und Näherungssensoren, ähnlich denen, die für autonome Fahrzeuge erforderlich sind, umfassen Kameras, Infrarot, Sonar, Ultraschall, Radar und Lidar. In bestimmten Szenarien können mehrere Kameras verwendet werden, insbesondere für stereoskopisches Sehen. Durch die Kombination dieser Sensoren können Roboter Abmessungen bestimmen, Objekte identifizieren und Entfernungen messen.
RFID-Sensoren (Radio Frequency Identification) stellen Identifikationscodes bereit und ermöglichen autorisierten Robotern den Zugriff auf zusätzliche Informationen.
Mithilfe von Mikrofonen (akustische Sensoren) können Industrieroboter Sprachbefehle empfangen und ungewöhnliche Geräusche in vertrauten Umgebungen erkennen. In Kombination mit piezoelektrischen Sensoren können sie durch Vibrationen-induzierte Geräusche erkennen und beseitigen und so eine Fehlinterpretation von Sprachbefehlen verhindern. Fortschrittliche Algorithmen können es Robotern sogar ermöglichen, die Emotionen des Sprechers zu verstehen.
Die Temperaturmessung ist Teil der Selbst-Diagnose eines Roboters und hilft ihm dabei, seine Umgebung zu bestimmen und potenziell schädliche Wärmequellen zu vermeiden.
Mithilfe chemischer, optischer und Farbsensoren können Roboter in ihrer Umgebung vorhandene Probleme beurteilen, anpassen und erkennen.
Für humanoide Roboter, die gehen, rennen oder sogar tanzen können, ist Stabilität ein wichtiges Anliegen. Sie benötigen Sensoren, die denen von Smartphones ähneln, um präzise Positionsdaten zu liefern. Anwendungen nutzen Sensoren mit 9-Freiheitsgraden (9DOF) oder Trägheitsmesseinheiten (IMUs) mit 3-Achsen-Beschleunigungsmessern, 3-Achsen-Gyroskopen und 3-Achsen-Magnetometern.
Sensoren sind wichtige Komponenten, die Software-Intelligenz ermöglichen. Ohne sie wären viele komplexe Operationen unmöglich. Sie erleichtern nicht nur komplizierte Aufgaben, sondern stellen auch sicher, dass diese Vorgänge während der gesamten Ausführung gut-kontrolliert bleiben.