Um die nächste Generation von Robotern zu erreichen, gibt es mehrere Schlüsselsensortechnologie eine sehr wichtige Rolle spielt, einschließlich magnetischen Positionssensor, Anwesenheitssensor, Gestik Sensoren, Drehmomentsensoren, Umgebungssensoren und Power-Management-Sensoren.
Magnetischer Positionssensor fördert Roboter-Revolution
In der heutigen Verbraucher, professionelle Dienstleistungen, sozialen und sogar eine der häufigsten Sensortechnik Industrieroboter, ist ein magnetischer Positionssensor integrierte Schaltung (IC). Heute, fast Verbraucher, professionelle Dienstleistungen oder soziale Roboter jedes Gelenk Nutzungs zwei oder mehr magnetischer Positionssensor des IC. jede mobile gemeinsame Drehachse oder sind zumindest einen magnetischen Winkelpositionssensor. viele Roboter heute in einem kleinen, aber leistungsfähigen einen bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC), um die Roboter-Gelenke und Gliedmaßen zu bewegen. Um den Motor korrekt anzutreiben, ist eine Rückmeldung der Motorposition erforderlich.
Zunehmende Anzahl von IC magnetischen Winkelpositionssensor verwendet wird, eine gemeinsame Motor kommutiert Rückkopplungsmotorsteuerung zu liefern (siehe Fig. 1). Weiterhin kann die Schließung des Rücklaufkreis Motorsteuerrobotergelenkwinkels erfordert auch eine Getriebepositionsrückmeldung. Somit die Robotergelenke jede Bewegung der Welle erfordert zwei Magnetwinkelpositionssensor, z. B., wenn die axiale Bewegung des Roboters Knöchels Nick- und Rollmodus, insgesamt vier magnetische Positionssensor verwendet werden werden. Da jedes Gelenk bei Bedarf einer solchen Mehrfach Da Sensoren und die meisten Roboter viele Gelenke haben, ist es sehr offensichtlich, dass heutzutage eine neue Generation von Robotern magnetische Winkelpositionssensoren verwendet.
Abbildung 1 Roboterarm mit magnetischem Positionssensor
Im Vergleich zu anderen Positionssensoren, die in der Vergangenheit bei Roboterverbindungen eingesetzt wurden, bieten die heutigen magnetischen Winkelpositionssensoren viele Vorteile: Diese neuen magnetischen Winkelpositionssensor-ICs bieten eine hohe Auflösung und wiederholbare Genauigkeit Diese neuen magnetischen Winkelpositionssensor-ICs, die auf einem CMOS-Silizium-Prozess hergestellt werden, erfordern im Vergleich zu anderen Positionssensoren wie optischen Encodern und Resolvern eine minimale Leistung, Gewicht und Platzbedarf Arbeiten in sehr rauen Umgebungen, einschließlich extremer Temperaturen, schmutziger und staubiger Umgebungen Einige magnetische Positionssensoren werden in Roboterarbeitsumgebungen nicht einmal von gewöhnlichen magnetischen Streufeldern beeinflusst. Schließlich, weil sie berührungslos sind, und Mobile mechanische Teile, so dass sie sich nicht abnutzen, im Gegensatz zu den resistiven Potentiometern, die üblicherweise in herkömmlichen Servomotorkomponenten zu finden sind, die in kostengünstigen Sozial- / Spielzeugrobotern verwendet werden. Aufgrund dieser Vorteile sind magnetische Winkelpositionssensoren im heutigen Verbrauch weit verbreitet. Sexuelle, professionelle Dienstleistungen und soziale Roboter werden jetzt sogar für Industrieroboter eingesetzt.
Informationsfusion erreicht räumliche visuelle Wahrnehmung
Es gibt mehrere bestehende Sensortechnologien, die in die heutigen Roboter integriert werden und deren Informationen zusammengefügt werden, um eine räumliche visuelle Wahrnehmung von Robotern sowie Objekterkennungs- und -vermeidungshindernisse zu ermöglichen, 2D- und 3D-Stereokameras Es ist heute in vielen neuen Consumer- und Professional-Service-Robotern üblich, aber es gibt neue fortschrittliche Sensortechnologien, wie zum Beispiel Time-of-Flight-Sensoren mit Lichtdetektion und Lidar-Sensoren. Es wird auch in Robotern eingesetzt: Optima bietet eine hochauflösende 3D-Kartierung des Arbeitsraums des Roboters und seiner Umgebung, so dass es Aufgaben ausführen und sich besser bewegen kann (siehe Abbildung 2).
Abbildung 2 Lidar Mapping
Ultraschallsensoren werden auch für die Anwesenheitserfassung verwendet.So sind Ultraschallsensoren in Robotern ebenso wie sie zum Umkehren von Sicherheitsalarmsystemenverwendet werden, um in der Nähe befindliche Hindernisse zu erkennen, um zu verhindern, dass Roboter Wände, Objekte oder andere Roboter treffen. Und der menschliche Körper: Darüber hinaus können diese Ultraschallsensoren auch eine Rolle spielen, wenn der Roboter seine Hauptfunktion erfüllt: Der Ultraschallsensor spielt eine wichtige Rolle bei der Nahfeldnavigation und Hindernisvermeidung, was die Gesamtwirksamkeit und Sicherheit des Roboters verbessern kann.
Der Erfassungsbereich von Ultraschallsensoren hat jedoch seine Grenzen, die ungefähr 1 cm bis zu einigen Metern betragen, und der Bereich von Kegeln bis zu ungefähr 30 Grad. Ihre Kosten sind relativ niedrig und die Genauigkeit in naher Entfernung Je höher der Messbereich und der Messwinkel, desto geringer wird die Genauigkeit und sie sind anfällig für Temperatur- und Druckschwankungen sowie Störungen durch andere Roboter, die Ultraschallsensoren mit derselben Frequenz verwenden Wenn bestehende Sensoren in Kombination verwendet werden, liefern sie nützliche und zuverlässige Positionsinformationen.
Wenn alle Daten der Anwesenheitssensoren (2D / 3D-Kameras, Licht und Ultraschall) miteinander verschmolzen sind, wie dies bei High-End-Servicerobotern für den professionellen Einsatz und Industrierobotern der Fall war, verfügen diese Roboter über ein herausragendes räumliches Bewusstsein. Fähigkeit, sich zu bewegen und komplexere Aufgaben auszuführen, ohne sich selbst, die Menschen und die Umwelt zu schädigen.
Gestensensoren unterstützen die menschliche Interaktion
Es gibt mehr und mehr Gestensensoren, die in die komplexesten Roboter von heute integriert sind, um Benutzerschnittstellenanweisungen bereitzustellen Gesture-Sensortechnologien umfassen optische Sensoren und Steuerarmsensoren, die von Roboterbedienern getragen werden.
Mithilfe von optischen Gestensensoren können Roboter trainiert werden, bestimmte Handbewegungen zu erkennen und spezifische Aufgaben auf der Grundlage bestimmter Gesten oder Handbewegungen auszuführen.Diese Art von Sensoren eröffnen viele Möglichkeiten für körperlich beeinträchtigte Menschenmit eingeschränkten Kommunikationsfähigkeiten in Heimen oder Krankenhäusern. , bieten auch viele Unterstützung in der Smart Factory.
Verwenden Armbinde Sensorsteuerung kann der Träger kommunizieren und Kontrolle und die Zusammenarbeit, industrieller, medizinischer oder militärischer Roboter kann der Roboter eine bestimmte Aufgabe emulieren auszuführen, und in Übereinstimmung mit der Bewegungen des Bedieners und Armbewegungen. Beispielsweise kann jeder trägt einen Arm Arm der Chirurg mit einem Sensor kann der Roboterarm gesteuert wird Fern medizinisches Verfahren durchzuführen, die auf der anderen Seite der Erde weg Doppelarm sein können.
Überwachen der Drehmomentsensor liefert
Drehmomentsensoren sind auch mehr und mehr heute in der nächsten Generation von Robotern eingesetzt. Drehmomentsensor nicht nur für das Ende des Roboters und dem Greiferbetätigungsvorrichtung, sondern auch für andere Teile des Roboters, wie die Torso, Arme, Beine und den Kopf etc. dieser spezielle Drehmomentsensor wird die schnelle Bewegung des Körpers, detektieren Hindernisse und bot eine zentrale Prozessor robot Sicherheitswarnung. wenn beispielsweise Drehmomentsensoren erfassen einen Roboterarm in Arm in die Maschine Messobjekt aufgrund einer Kollision auftritt, zu überwachen plötzliche und unerwartete externe Kraft, die die Sicherheits-Software steuert, die den Arm ermöglicht, die Wirkung und seine zurückgezogene Position zu stoppen.
Drehmomentsensoren können auch mit Sensoren und anderen Sicherheitsüberwachungssensoren vorhanden ist, wie Umweltsensoren zusammenarbeiten, um Überwachungsfunktionen für die allgemeine Sicherheit der Region zu schaffen.
Umweltsensoren schützen Arbeitsplatzsicherheit
Umweltsensoren suchen auch ihren Weg in die Konsum- und Industrieroboter, auf dem Spiel umfassen, kann die Luftqualität VOC (Volatile Organic Compounds, VOCs) Umweltsensoren, Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren, Drucksensoren, erfassen oder sogar es ist in der Lage, das Vorhandensein oder Fehlen von Lichtsensoren zu erfassen. diese Sensoren werden nicht nur dazu beitragen, dass der Roboter effizient weiter laufen kann und sicher, sondern auch die Menschen in dem Arbeitsbereich des Roboters zu lassen, die Umwelt unsichere Bedingungen wahrzunehmen.
Power Management Effizienz
Power-Management-Sensoren wurden auch in heutige Roboter integriert, um die Arbeitszeit des Roboters zwischen den Ladevorgängen zu verlängern und sicherzustellen, dass die am häufigsten verwendeten Lithium-Ionen-Batterien in automatischen Robotern nicht überhitzen, wenn sie geladen oder entladen werden. Sensoren werden auch für die Spannungsregelung und das Leistungs- und Wärmemanagement von Robotergelenkmotoren verwendet.Alle integrierten elektronischen Komponenten, wie Mikroprozessoren, Sensoren und Aktoren, erfordern rauscharme Chopper-Strom- und Spannungsregler, um sicherzustellen Es kann effizient und korrekt arbeiten.
Die neuesten Sensorlösungen für das Roboter-Power-Management umfassen Coulomb-Zählung für Batterieentladung und -aufladung, genaue und zuverlässige Überwachungssensoren für Überhitzungssensoren für Regler und Stromsensoren für Batteriemanagement-Geräte.
Dank der Integration und Integration dieser innovativen Sensortechnologien können die neuesten Roboter von heute autarker und sicherer arbeiten, außerdem machen Rechenkapazitäten, bedeutende Fortschritte in Software und künstlicher Intelligenz sowie Kollokation mit diesen neuen Sensortechnologien die nächste Generation von Robotern möglich Es kann einfacher für die Unterstützung verschiedener Anwendungen eingesetzt werden und kann Aufgaben schneller und präziser als frühere Robotergenerationen erledigen und schließlich in mehr Privat-, Geschäfts- und Fertigungsumgebungen unabhängiger sein. Arbeiten und kooperieren sicherer mit Menschen.