لتحقيق جيل المقبل من الروبوتات، وهناك عدة تكنولوجيا الاستشعار الرئيسية تلعب دورا هاما للغاية، بما في ذلك أجهزة الاستشعار المغناطيسي الموقف، وأجهزة الاستشعار وجود، وأجهزة الاستشعار لفتة، وأجهزة استشعار عزم الدوران، وأجهزة الاستشعار البيئية وأجهزة الاستشعار إدارة الطاقة.
مستشعر الموضع المغناطيسي يعزز ثورة الروبوت
في المستهلك اليوم، والخدمات المهنية، والاجتماعية، وحتى واحدة من الروبوتات الصناعية تكنولوجيا الاستشعار الأكثر شيوعا، هو موقف الاستشعار المغناطيسي الدوائر المتكاملة (IC)، واليوم مستهلك تقريبا، والخدمات المهنية أو الروبوت الاجتماعي كل مشترك من استخدام اثنين أو استشعار موقف أكثر المغناطيسي للIC. كل النقالة محور دوران مشترك أو تستخدم الاستشعار المغناطيسي موقف الزاوي واحد على الأقل. العديد من الروبوتات اليوم في صغيرة ولكن قوية العاصمة فرش السيارات (BLDC) لتحريك مفاصل الروبوت وأطرافه. من أجل قيادة المحرك بشكل صحيح ، هناك حاجة إلى ملاحظات موقف المحرك.
ويستخدم عدد متزايد من IC المغناطيسي موقف الاستشعار الزاوي لتوفير محرك commutated مشترك تحكم المحرك ردود الفعل (انظر الشكل 1). وعلاوة على ذلك، وإغلاق عودة دائرة التحكم في المحركات الروبوت زاوية مشتركة يتطلب أيضا ردود فعل موقف والعتاد. وهكذا، فإن مفاصل الروبوت كل حركة رمح يتطلب اثنين المغناطيسي موقف الاستشعار الزاوي. على سبيل المثال، إذا كانت الحركة المحورية للروبوت أن يكون الملعب الكاحل ووضع لفة، ما مجموعه أربعة موقف الاستشعار المغناطيسي لاستخدامها. وبما أن كل مشترك في حاجة إلى مثل متعددة تحتوي أجهزة الاستشعار ، ومعظم الروبوتات على العديد من المفاصل ، لذلك من الواضح جدًا أن جيلًا جديدًا من الروبوتات في الوقت الحاضر قد تبنى أجهزة استشعار للزاوية المغناطيسية.
الشكل 1 الذراع الروبوتية مع جهاز استشعار الموقف المغناطيسي
بالمقارنة مع غيرها من تكنولوجيات استشعار الموقع التي تم استخدامها في المفاصل الآلية في الماضي ، فإن أحدث حساسات الموقع الزاوية المغناطيسي تقدم مزايا عديدة ، حيث توفر هذه المستشعرات المغناطيسي الجديد ذو زاوية الشكل دقة عالية ودقة قابلة للتكرار. هذه الدوائر المغناطيسية ذات الموضع المغناطيسي الجديد ، التي تم تصنيعها على عملية سيليكون CMOS ، تتطلب قدرًا أقل من الطاقة والوزن والفضاء مقارنةً بتكنولوجيات استشعار الموقع الأخرى مثل المشفرات والمحللات البصرية. العمل في بيئات قاسية جدًا ، بما في ذلك درجات الحرارة القصوى والبيئات القذرة والمغبرة ، ولا تتأثر بعض حساسات الموضع المغنطيسي حتى بالحقول الشاردة المغنطيسية الشائعة في بيئات العمل الروبوتية ، وأخيراً ، لأنها غير متصلة ، قطع غيار ميكانيكية متحركة ، بحيث لا تبلى ، على عكس مقاييس الجهد المقاومة الموجودة في المكونات المحركة التقليدية المستخدمة في الروبوتات الاجتماعية / لعبة منخفضة التكلفة.وبفضل هذه المزايا ، يتم استخدام أجهزة الاستشعار الموضعية الزاوية بشكل واسع في استهلاك اليوم. وتستخدم الآن الخدمات الجنسية والمهنية وروبوتات اجتماعية للروبوتات الصناعية.
المعلومات الانصهار يحقق الاستشعار البصري المكاني
هناك العديد من تقنيات الاستشعار الحالية التي يتم دمجها في روبوتات اليوم ، ويتم دمج معلوماتها معًا لتوفير استشعار بصري مكاني للإنسان الآلي ، فضلاً عن عوائق اكتشاف الأجسام وتجنبها. وهو أمر شائع في العديد من روبوتات الخدمة الاستهلاكية والمهنية الجديدة اليوم ، ومع ذلك ، هناك تقنيات استشعار متقدمة جديدة ، مثل مجسات تايم أوف فلايت بما في ذلك أجهزة الكشف عن الضوء وأجهزة استشعار ليدار. كما يستخدم أيضًا في الروبوتات ، يوفر Optima خرائط ثلاثية الأبعاد عالية الدقة لمساحة تشغيل الروبوت والبيئة المحيطة ، مما يمكنه من أداء المهام والتحرك بشكل أفضل (انظر الشكل 2).
الشكل 2 رسم الخرائط ليدار
كما تستخدم أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية لاستشعار الوجود ، فكما أنها تستخدم في عكس أنظمة الإنذار الأمني ، فإن أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية في الروبوتات مناسبة أيضًا لاكتشاف العوائق القريبة لمنع الروبوتات من ضرب الجدران والأجسام وغيرها من الروبوتات. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لهذه المستشعرات بالموجات فوق الصوتية أن تلعب دورًا عندما يؤدي الروبوت وظيفته الرئيسية ، حيث يلعب المستشعر فوق الصوتي دورًا مهمًا في الملاحة في مكان قريب وتجنب العوائق ، مما يمكن أن يحسِّن من كفاءة وسلامة الروبوت بشكل عام.
ومع ذلك ، فإن نطاق الاستشعار عن بعد بالموجات فوق الصوتية له حدوده ، والتي تتراوح ما بين 1 سم إلى عدة أمتار ، ونطاق المخاريط يصل إلى 30 درجة تقريبًا ، وتكلفتها منخفضة نسبيًا ، ودقة من مسافة قريبة أعلى ، ولكن مع زيادة نطاق زاوية القياس وقياسها ، تنخفض الدقة ، كما أنها عرضة للتغيرات في درجة الحرارة والضغط ، فضلاً عن التداخل من أجهزة الإنسان الآلي الأخرى باستخدام نفس أجهزة الاستشعار فوق الصوتية بالتردد. عندما يتم استخدام أجهزة الاستشعار الموجودة في تركيبة ، فإنها توفر معلومات موقع مفيدة وموثوقة.
عندما يتم دمج جميع أجهزة استشعار التواجد (الكاميرات ثنائية الأبعاد وثلاثية الأبعاد والضوء والموجات فوق الصوتية) معًا ، كما رأينا في روبوتات الخدمة الاستهلاكية / المهنية المتقدمة والروبوتات الصناعية ، فإن هذه الروبوتات لديها وعي مكاني بارز. القدرة على التحرك وأداء مهام أكثر تعقيدًا دون الإضرار بنفسك ، البشر والبيئة.
تساعد مستشعرات الإيماء التفاعل البشري
هناك المزيد والمزيد من أجهزة استشعار الإيماءات المدمجة في روبوتات اليوم الأكثر تعقيدًا لتوفير إرشادات واجهة المستخدم ، وتشتمل تقنيات مستشعر الإيماء على مستشعرات بصرية وأجهزة استشعار للذراع يتحكم بها مشغلي الروبوت.
باستخدام أجهزة الاستشعار المبنية على الحركات الضوئية ، يمكن تدريب الروبوتات على التعرف على حركات اليد المحددة وتنفيذ مهام محددة بناءً على حركات أو حركات يدوية معينة ، حيث تتيح هذه الأنواع من أجهزة الاستشعار فرصًا عديدة للأشخاص ذوي الإعاقة الجسدية ممن لديهم مهارات اتصال محدودة في المنازل أو المستشفيات. ، كما تقدم العديد من المساعدة في المصنع الذكي.
وباستخدام مستشعر التحكم في الذراع ، يمكن لمرتديها الاتصال والتحكم بروبوت تعاوني أو صناعي أو طبي أو عسكري ، مما يسمح للروبوت بأداء مهام محددة ومحاكاتها بناءً على أنماط حركة المشغل ووضع ذراعه ، على سبيل المثال ، ذراع كل ذراع يمكن للجراح مع جهاز الاستشعار التحكم في الذراع الروبوتية عن بعد لأداء الجراحة ، وقد تكون الأسلحة بعيدة على الجانب الآخر من الكرة الأرضية.
يوفر مستشعر العزم مراقبة
كما تستخدم مستشعرات عزم الدوران بشكل متزايد في روبوتات الجيل التالي اليوم ، ولا تستخدم مستشعرات عزم الدوران فقط من أجل مفاعلات نهاية الروبوت ، بل أيضًا للأجزاء الأخرى من الروبوت ، مثل الجذع والذراعين والساقين والرأس. الخ تستخدم هذه المستشعرات الخاصة لمراقبة عزم الدوران السريع للجسم ، واكتشاف العقبات وتوفير تنبيهات السلامة إلى المعالج المركزي للروبوت ، على سبيل المثال ، عندما يشعر مستشعر عزم الدوران في ذراع الروبوت بأن ذراع الروبوت قد اصطدم بجسم القوى الخارجية المفاجئة وغير المتوقعة ، يمكن لبرنامج الأمن السيطرة عليها وقف الذراع وسحب موقفها.
يمكن لمستشعرات عزم الدوران أيضًا العمل مع مستشعرات الحضور وأجهزة استشعار أخرى لمراقبة السلامة ، مثل أجهزة الاستشعار البيئية ، لتوفير مراقبة منطقة السلامة العامة.
حماية سلامة جهاز حماية البيئة
كما تبحث أجهزة استشعار بيئية متنوعة عن طرق لدخول الروبوتات الصناعية والاستهلاكية ، بما في ذلك أجهزة الاستشعار البيئية التي تكشف عن المركبات العضوية المتطايرة (VOCs) التي تؤثر على نوعية الهواء ، وأجهزة استشعار درجة الحرارة والرطوبة ، وأجهزة استشعار الضغط ، وحتى وهو مستشعر يمكنه الكشف عن وجود الإضاءة أو عدم وجودها ، ولا تساعد هذه المستشعرات فقط على ضمان أن يستمر الروبوت في العمل بفعالية وأمان ، بل تسمح أيضًا للأشخاص ضمن نطاق عمل الروبوت بإدراك الظروف البيئية غير الآمنة.
مجسات إدارة الطاقة تحسين الكفاءة
كما تم دمج أجهزة استشعار إدارة الطاقة في روبوتات اليوم للمساعدة على تمديد وقت عمل الروبوت بين الشحنات والتأكد من أن بطاريات الليثيوم -أيون الأكثر استخدامًا في الروبوتات التلقائية لا يتم تسخينها عند شحنها أو تفريغها. تستخدم أجهزة الاستشعار أيضًا لتنظيم الجهد والطاقة والإدارة الحرارية لمحركات المفاصل الآلية ، وتتطلب جميع المكونات الإلكترونية على متن المركبة ، مثل المعالجات الدقيقة وأجهزة الاستشعار والمحركات ، طاقة المروحية منخفضة الضوضاء ومنظمات الفلطية لضمان يمكن أن تعمل بكفاءة وبشكل صحيح.
تتضمن أحدث حلول أجهزة الاستشعار لإدارة طاقة الروبوت العد العددي لتفريغ البطارية والشحن ، وأجهزة استشعار مراقبة سخونة دقيقة وموثوق بها للمنظمين ، وأجهزة الاستشعار الحالية لأجهزة إدارة البطارية.
بفضل دمج وتكامل تقنيات الاستشعار المبتكرة هذه ، يمكن لأحدث الروبوتات أن تعمل بشكل أكثر استقلالية وأمانًا ، بالإضافة إلى قدرات الحوسبة ، والتقدم الكبير في البرمجيات والذكاء الاصطناعي ، والتوافق مع تقنيات الاستشعار الجديدة هذه ، تجعل الجيل القادم من الروبوتات يمكن استخدامها بسهولة أكبر لدعم التطبيقات المختلفة ، علاوة على ذلك ، يمكنها إكمال المهام بدقة أكبر وبسرعة أكبر من الأجيال السابقة من الروبوتات ، وفي النهاية يمكن أن تكون أكثر استقلالية في البيئات المنزلية والتجارية والصناعات التحويلية. العمل والتعاون بشكل أكثر أمانًا مع البشر.