Mehrere wichtige Sensortechnologien, die bei heutigen Robotern eine wichtige Rolle spielen, sind Magnetpositionssensoren, Präsenzsensoren, Gestürsensoren, Kraft- und Drehmomentsensoren, Umweltsensoren und Stromverwaltungssensoren.
Magnetpositionssensoren
Magnetische Winkelpositionssensor -integrierte Schaltkreise (ICs) sind heute eine der am häufigsten verwendeten Sensortechnologien in den heutigen Verbraucher-, Dienstleistungs-, sozialen und sogar industriellen Robotern. Heutzutage verwendet fast jedes Joint in einem Verbraucher, eines professionellen Dienstes oder eines sozialen Roboters zwei oder mehr magnetische ICS -Sensorssensor.
Für jede Bewegungsachse oder Gelenkdrehung wird mindestens ein magnetischer Winkelpositionssensor verwendet. Viele der heutigen Roboter verwenden kleine, aber leistungsstarke bürstenlose DC -Motoren (BLDC), um die Gelenke und Gliedmaßen des Roboters zu bewegen. Um die Motoren ordnungsgemäß zu fahren, ist motorisches Feedback erforderlich.
Darüber hinaus erfordert die Motorsteuerung der Robotergelenke mit geschlossenem Schleifen auch Feedback für die Position des Fugenbewegungswinkels. Daher sind für die Roboterfugen zwei magnetische Winkelpositionssensoren für jede Bewegungsachse benötigt, und die ICS für magnetische Winkelpositionen können dem Gelenkmotor -Controller motorische Feedback für das motorische Kommutieren liefern.
Roboterarm mit magnetischer Positionssensor
Beispielsweise werden insgesamt vier magnetische Positionssensoren für einen Roboter -Knöchel verwendet, der sowohl in der Tonhöhe als auch im Rollen eine axiale Bewegung erfordert. Durch diese Art von mehreren Verbindungen pro Gelenk und das Erkennen der großen Anzahl von Fugen, die für die meisten Roboter erforderlich sind, ist klar, warum magnetische Winkelpositionssensoren in den neuesten Roboterprodukten von heute so produktiv sind.
Präsenzsensoren
Heute werden mehrere Präsenzsensortechnologien in die heutigen Roboter integriert und ihre Informationen werden in den Fusionen der Roboter -räumlichen Sehvermögen sowie der Erkennung und Vermeidung von Objekten integriert. 2D- und 3D -Stereo -Vision -Kameras sind in vielen der neuen neuen Verbraucher- und professionellen Service -Roboter häufig zu finden.
Neue fortschrittliche Sensortechnologien wie Flugzeitssensoren, einschließlich LIDAR-Sensoren (Light Detection and Ranging) Umgebung, damit es besser Aufgaben ausführen und sich bewegen kann.
Lidar -Mapping
In ähnlicher Weise werden Ultraschallsensoren zur Präsenzerkennung verwendet. Wie ihre Kollegen in Automobilen, die im Standby -Unternehmen für Sicherheitsalarmsysteme verwendet werden, werden Ultraschallsensoren in Robotern verwendet, um Hindernisse in der Nähe zu erkennen und zu verhindern, dass sie gegen Wände, Objekte, andere Roboter und unter Menschen krachen.
Darüber hinaus können sie eine Rolle bei Robotern spielen, die wichtige funktionale Aufgaben ausführen. Daher spielen Ultraschallsensoren eine wichtige Rolle bei der Nahfeldnavigation und bei der Vermeidung von Hindernissen und bieten letztendlich eine verbesserte Roboterleistung und -sicherheit.
Ultraschallsensoren haben jedoch einen begrenzten Bereich von etwa einem Zentimeter bis zu mehreren Metern und einem maximalen Orientierungskegel von etwa 30 Grad. Sie sind relativ kostengünstig und bieten in engen Reichweiten eine gute Genauigkeit, aber ihre Genauigkeit nimmt mit zunehmendem Bereich und Messwinkel ab.
Sie sind auch anfällig für Temperatur- und Druckschwankungen sowie für die Störung anderer Nähe Roboter, die Ultraschallsensoren verwenden, die auf die gleiche Frequenz abgestimmt sind. Wenn sie jedoch in Kombination mit anderen Anwesenheitssensoren verwendet werden, können sie nützliche und zuverlässige Positionsinformationen liefern.
Wenn Daten aus all diesen Präsenzsensoren (2D/3D-Kameras, Lidar und Ultraschall) miteinander verschmolzen sind, wie wir nun in High-End-Robotern/professionellen Dienstleistungen und industriellen Robotern sehen, können diese Roboter räumlich erreichen Bewusstsein und Bewegung und führen Sie komplexere Aufgaben aus, ohne sich selbst, Menschen oder ihre Umgebung zu beschädigen.
Gestensensoren
Gestensensoren werden auch zunehmend in einige der anspruchsvollsten Roboter von heute integriert, um die Befehle der Benutzeroberfläche bereitzustellen. Die Gestensensor -Technologie umfasst optische Sensoren und Kontrollarmbandsensoren, die vom Roboterbetreiber getragen werden.
Mithilfe optisch basierter Gestensensoren können Roboter geschult werden, um bestimmte Handbewegungen zu erkennen und bestimmte Aufgaben basierend auf bestimmten Gesten oder Handbewegungen auszuführen. Diese Arten von Gestensensoren bieten viele Möglichkeiten im Haus oder Krankenhaus für Menschen mit Behinderungen und begrenzten Kommunikationsfähigkeiten sowie in intelligenten Fabriken.
Mit Armband-kontrollierten Sensoren kann der Träger kollaborative, industrielle, medizinische oder militärische Roboter kommunizieren und kontrollieren, um bestimmte Aufgaben auszuführen und/oder nachzuahmen, basierend darauf, wie sich der Betreiber bewegt und seinen Arm bewegt. Zum Beispiel kann ein Chirurg, der Armbandsensoren an jedem Arm trägt, ein Paar telemedizinischer Roboterarme kontrollieren, um eine Operation durchzuführen, möglicherweise bis auf die andere Seite der Welt.
Kraftdrangsensoren
Force-Torque-Sensoren werden auch in den heutigen Robotern der nächsten Generation zunehmend eingesetzt. Kraftstorquensoren werden nicht nur in Endwirkung und Greifer von Robotern verwendet, sondern werden jetzt auch in anderen Teilen des Roboters wie Oberkörper, Armen, Beinen und Kopf verwendet. Diese Spezialkraft -Drehmomentsensoren werden verwendet, um Gliedmaßengeschwindigkeitsbewegungen zu überwachen, Hindernisse zu erkennen und den zentralen Prozessor des Roboters Sicherheitswarnungen zu gewährleisten.
Wenn beispielsweise ein Kraftdrehmomentsensor in einem Roboterarm eine plötzliche und unerwartete Kraft erfasst, die ein Objekt schlägt, kann seine Kontrollsicherheitssoftware dazu führen, dass sich der Arm nicht mehr bewegt und sich in seine Position zurückzieht.
Der Kraftdrehmomentsensor wird auch in Verbindung mit Präsenzsensoren sowie anderen Sicherheitsüberwachungssensoren wie Umgebungssensoren verwendet, um die Überwachungsfunktionen der sicheren Bereiche zu bieten.
Umweltsensoren
Eine Vielzahl von Umweltsensoren begeben sich auch in Industrie- und Verbraucherroboter. Umgebungssensoren, die VOCs (flüchtige organische Verbindungen) in Bezug auf Luftqualität, Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren, Drucksensoren und sogar Sensoren erkennen können, die Beleuchtung erfassen können. Diese Sensoren tragen nicht nur dazu bei, dass Roboter weiterhin effizient und sicher arbeiten können, sondern auch Roboter -Einheimische auf unsichere Umgebungsbedingungen aufmerksam machen.
Stromverwaltungssensoren
Stromverwaltungssensoren sind auch in die heutigen automatisierten Roboter integriert, um die Betriebszeit des Roboters zwischen den Gebühren zu verlängern und sicherzustellen, dass Lithium-Ionen-Batterien, die häufigsten Batterien, die in den heutigen automatisierten Robotern verwendet werden, während der Verwendung nicht überladen oder entleert sind. Siehe Abbildung 4. 0.
Stromverwaltungssensoren werden auch in den Bereichen der Spannungsregulation sowie in der Stromversorgung und des Wärmemanagements von Roboter -Gelenkmotoren verwendet. Alle Roboter-Elektronik in Bord, wie Mikroprozessoren, Sensoren und Aktuatoren, erfordern eine geringe Ripple-Stromversorgungen und -regulierung, um sicherzustellen, dass sie effizient und korrekt arbeiten.
Zu den neuesten Sensorlösungen für das Roboterleistungsmanagement gehören die Coulomb -Zählung für Batterieentladung und -ladung, genaue und zuverlässige Überhitzungsüberwachungssensoren für Spannungsregulatoren sowie aktuelle Sensoren in Batteries Management -Geräten.
Dank der Integration und der Fusion all dieser neuen Sensornechnologien können die neuesten Roboter von heute unabhängig und sicherer arbeiten. Dank erheblicher Verbesserungen in der Rechenleistung, der Software und der künstlichen Intelligenz und der Zusammenarbeit mit diesen neuen Sensortechnologien können diese Roboter der nächsten Generation einfacher an eine breite Palette von Anwendungsanforderungen angepasst werden.
Darüber hinaus können sie Aufgaben genauer und schneller ausführen als ihre Vorgänger. Schließlich können sie unabhängig, gemeinsam und sicher mit Menschen in einer breiteren Palette von Umgebungen zu Hause, geschäftlich und produziert arbeiten und arbeiten.