Một số công nghệ cảm biến chính đóng vai trò chính trong các robot ngày nay bao gồm cảm biến vị trí từ tính, cảm biến hiện diện, cảm biến cử chỉ, cảm biến lực và mô -men xoắn, cảm biến môi trường và cảm biến quản lý công suất.
Cảm biến vị trí từ tính
Mạch tích hợp cảm biến góc góc từ tính (ICS) là một trong những công nghệ cảm biến được sử dụng rộng rãi nhất trong các robot tiêu dùng, chuyên nghiệp, xã hội và thậm chí cả công nghiệp ngày nay. Ngày nay, hầu hết mọi khớp trong một người tiêu dùng, dịch vụ chuyên nghiệp hoặc robot xã hội đều sử dụng hai hoặc nhiều IC cảm biến góc từ tính.
Đối với mỗi trục chuyển động hoặc xoay khớp, ít nhất một cảm biến vị trí góc từ tính được sử dụng. Nhiều robot ngày nay sử dụng động cơ DC không chổi than nhỏ nhưng mạnh mẽ (BLDC) để di chuyển các khớp và chi của robot. Để điều khiển đúng động cơ, cần có phản hồi vị trí động cơ.
Ngoài ra, điều khiển động cơ vòng kín của các khớp robot cũng yêu cầu phản hồi vị trí góc khớp. Do đó, đối với các khớp robot, hai cảm biến vị trí góc từ tính được yêu cầu trên mỗi trục chuyển động và ICs cảm biến góc góc từ tính có thể cung cấp phản hồi di chuyển của động cơ cho bộ điều khiển động cơ khớp.
Cánh tay robot với cảm biến vị trí từ tính
Ví dụ, tổng cộng bốn cảm biến vị trí từ tính được sử dụng cho mắt cá chân robot yêu cầu chuyển động trục ở cả sân và cuộn. Bằng cách có nhiều loại kết nối này trên mỗi khớp và nhận ra số lượng lớn các khớp cần thiết cho hầu hết các robot, rõ ràng tại sao các cảm biến vị trí góc từ tính rất sung mãn trong các sản phẩm robot mới nhất ngày nay.
Cảm biến hiện diện
Ngày nay, một số công nghệ cảm biến hiện diện được tích hợp vào robot ngày nay và thông tin của chúng được hợp nhất để cung cấp cảm biến tầm nhìn không gian robot cũng như phát hiện và tránh đối tượng. Máy ảnh tầm nhìn âm thanh 2D và 3D thường được tìm thấy trong nhiều robot dịch vụ chuyên nghiệp và tiêu dùng mới ngày nay.
Tuy nhiên, các công nghệ cảm biến nâng cao mới như cảm biến thời gian bay bao gồm phát hiện ánh sáng và cảm biến phạm vi (LIDAR) cũng đang ngày càng được triển khai trong robot.lidar cung cấp ánh xạ 3D độ phân giải cao của không gian mà robot đang vận hành và nó môi trường xung quanh để nó có thể thực hiện tốt hơn các nhiệm vụ và di chuyển xung quanh.
Bản đồ Lidar
Tương tự, các cảm biến siêu âm được sử dụng để cảm nhận sự hiện diện. Giống như các đối tác của họ trong ô tô được sử dụng cho các hệ thống báo động bảo mật khi ở chế độ chờ, các cảm biến siêu âm trong robot được sử dụng để phát hiện các chướng ngại vật gần đó và ngăn chúng đâm vào tường, vật thể, robot khác và giữa con người.
Hơn nữa, họ có thể đóng một vai trò trong robot thực hiện các nhiệm vụ chức năng chính. Do đó, các cảm biến siêu âm đóng một vai trò quan trọng trong việc điều hướng trường gần và tránh chướng ngại vật, cuối cùng cung cấp hiệu suất và an toàn robot được cải thiện tổng thể.
Tuy nhiên, các cảm biến siêu âm có phạm vi hạn chế, từ khoảng một cm đến vài mét và hình nón định hướng tối đa khoảng 30 độ. Chúng tương đối rẻ tiền và cung cấp độ chính xác tốt ở phạm vi gần, nhưng độ chính xác của chúng giảm khi tăng phạm vi và góc đo.
Chúng cũng dễ bị biến đổi nhiệt độ và áp suất và nhiễu từ các robot gần khác sử dụng các cảm biến siêu âm được điều chỉnh theo cùng một tần số. Tuy nhiên, khi được sử dụng kết hợp với các cảm biến hiện diện khác, chúng có thể cung cấp thông tin vị trí hữu ích và đáng tin cậy.
Khi dữ liệu từ tất cả các cảm biến hiện diện này (camera 2D/3D, Lidar và Siêu âm)) được hợp nhất với nhau, vì chúng ta hiện đang bắt đầu ở robot dịch vụ tiêu dùng/chuyên nghiệp cao cấp và robot công nghiệp, những robot này có thể đạt được không gian Nhận thức và di chuyển và thực hiện các nhiệm vụ phức tạp hơn mà không làm hỏng bản thân, con người hoặc môi trường xung quanh.
Cảm biến cử chỉ
Các cảm biến cử chỉ cũng ngày càng được tích hợp vào một số robot tinh vi nhất hiện nay để giúp cung cấp các lệnh giao diện người dùng. Công nghệ cảm biến cử chỉ bao gồm các cảm biến quang học và cảm biến dải tay điều khiển được mặc bởi toán tử robot.
Sử dụng các cảm biến cử chỉ dựa trên quang học, robot có thể được đào tạo để nhận ra các chuyển động tay cụ thể và thực hiện một số nhiệm vụ nhất định dựa trên các cử chỉ cụ thể hoặc chuyển động tay. Những loại cảm biến cử chỉ này cung cấp nhiều cơ hội trong nhà hoặc bệnh viện cho người khuyết tật và khả năng giao tiếp hạn chế cũng như trong các nhà máy thông minh.
Sử dụng các cảm biến điều khiển băng tay, người đeo có thể giao tiếp và kiểm soát các robot hợp tác, công nghiệp, y tế hoặc quân đội để thực hiện và/hoặc bắt chước một số nhiệm vụ nhất định dựa trên cách người vận hành di chuyển và ra hiệu cho cánh tay của mình. Ví dụ, một bác sĩ phẫu thuật đeo cảm biến băng tay trên mỗi cánh tay có thể điều khiển một cặp cánh tay robot từ xa để thực hiện phẫu thuật, có thể ở xa như phía bên kia của toàn cầu.
Cảm biến mô-men xoắn
Các cảm biến mô-men xoắn cũng ngày càng được sử dụng trong các robot thế hệ tiếp theo ngày nay. Các cảm biến mô-men xoắn không chỉ được sử dụng trong các hiệu ứng cuối và gripper của robot, mà còn hiện còn được sử dụng trong các phần khác của robot, chẳng hạn như thân, cánh tay, chân và đầu. Các cảm biến mô -men xoắn chuyên dụng này được sử dụng để theo dõi các chuyển động vận tốc chi, phát hiện các chướng ngại vật và cung cấp các cảnh báo an toàn cho bộ xử lý trung tâm của robot.
Ví dụ, khi một cảm biến mô -men xoắn trong cánh tay robot phát hiện một lực đột ngột và bất ngờ do cánh tay tấn công một vật thể, phần mềm an toàn điều khiển của nó có thể khiến cánh tay ngừng di chuyển và rút lại vị trí của nó.
Cảm biến mô -men xoắn cũng được sử dụng cùng với các cảm biến hiện diện cũng như các cảm biến giám sát an toàn khác, như cảm biến môi trường, để cung cấp khả năng giám sát khu vực an toàn tổng thể.
Cảm biến môi trường
Một loạt các cảm biến môi trường cũng đang đi vào robot công nghiệp và tiêu dùng. Các cảm biến môi trường có thể phát hiện VOC (các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi) liên quan đến chất lượng không khí, cảm biến nhiệt độ và độ ẩm, cảm biến áp suất và thậm chí các cảm biến có thể phát hiện ánh sáng. Các cảm biến này không chỉ giúp đảm bảo rằng robot có thể tiếp tục hoạt động hiệu quả và an toàn, mà còn khiến người dân robot nhận thức được các điều kiện môi trường không an toàn.
Cảm biến quản lý năng lượng
Các cảm biến quản lý năng lượng cũng được tích hợp vào các robot tự động ngày nay để giúp kéo dài thời gian hoạt động của robot giữa các khoản phí và để đảm bảo rằng pin lithium-ion, pin phổ biến nhất được sử dụng trong robot tự động ngày nay, không bị sạc hoặc thoát nước khi sử dụng. Xem Hình 4. 0.
Các cảm biến quản lý năng lượng cũng được sử dụng trong các lĩnh vực điều chỉnh điện áp cũng như quản lý năng lượng và nhiệt của động cơ khớp robot. Tất cả các thiết bị điện tử robot trên tàu, chẳng hạn như bộ vi xử lý, cảm biến và bộ truyền động, yêu cầu nguồn cung cấp điện gợn sóng rất lớn và quy định để đảm bảo rằng chúng hoạt động hiệu quả và chính xác.
Các giải pháp cảm biến mới nhất để quản lý năng lượng robot bao gồm đếm Coulomb để xả pin và sạc, cảm biến giám sát quá nhiệt chính xác và đáng tin cậy cho các bộ điều chỉnh điện áp và cảm biến hiện tại trong các thiết bị quản lý pin.
Nhờ sự tích hợp và hợp nhất của tất cả các công nghệ cảm biến mới này, robot mới nhất ngày nay có thể hoạt động độc lập và an toàn hơn. Ngoài ra, nhờ những cải tiến đáng kể về sức mạnh điện toán, phần mềm và trí tuệ nhân tạo và làm việc cùng với các công nghệ cảm biến mới này, các robot thế hệ tiếp theo này có thể được điều chỉnh dễ dàng hơn với nhiều yêu cầu ứng dụng.
Hơn nữa, họ có thể thực hiện các nhiệm vụ chính xác và nhanh hơn so với người tiền nhiệm của họ. Cuối cùng, họ có thể hoạt động và làm việc độc lập hơn, hợp tác và an toàn với con người trong một phạm vi rộng hơn của môi trường gia đình, kinh doanh và sản xuất.