Для реализации следующего поколения роботов важную роль играют несколько ключевых сенсорных технологий, в том числе магнитные датчики положения, датчики присутствия, датчики жестов, датчики крутящего момента, датчики окружающей среды и датчики управления питанием.
Магнитный датчик положения способствует революции робота
Одной из наиболее распространенных сенсорных технологий в современных потребительских, сервисных, социальных и даже промышленных роботах является интегральная схема датчика магнитного положения (IC). Сегодня в каждом суставе используется почти каждый потребитель, профессионал службы или социальный робот. Два или более микросхемы датчика положения магнитного поля. Для каждой оси вращения или вращения соединения используется по меньшей мере один датчик магнитного углового положения. Многие роботы сегодня используют небольшие, но мощные бесщеточные двигатели постоянного тока (BLDC) для перемещения роботизированных суставов и конечностей. Чтобы правильно управлять двигателем, необходима обратная связь двигателя.
Есть все больше и больше магнитов с датчиками положения магнитного угла, используемых для обеспечения обратной связи по коммутации двигателя для контроллеров совместных двигателей (см. Рис. 1). Кроме того, управление двигателем с замкнутым контуром роботизированных соединений также требует обратной связи по угловому положению, поэтому роботизированные соединения Каждая из двух осей движения требует двух магнитных датчиков углового положения. Например, если педали робота должны быть перемещены с шагом и валом в осевом направлении, необходимо использовать в общей сложности четыре магнитных датчика положения. Поскольку каждое соединение требует, чтобы это несколько Датчики и большинство роботов имеют много соединений, поэтому очень очевидно, что в настоящее время новое поколение роботов использует датчики положения магнитного угла.
Рисунок 1 Роботизированная рукоятка с магнитным датчиком положения
По сравнению с другими системами датчиков положения, которые использовались в роботизированных соединениях в прошлом, современные магнитные датчики положения с углом наклона имеют много преимуществ. Эти новые магнитные датчики положения магнитного угла обеспечивают высокую разрешающую способность и повторяемость. Эти новые магнитные датчики положения с магнитным углом зрения, изготовленные на кремниевом процессе CMOS, требуют минимальной мощности, веса и пространства по сравнению с другими технологиями датчиков положения, такими как оптические датчики и резольверы. Работа в очень суровых условиях, в том числе в экстремальных температурах, в грязных и пыльных средах. Некоторые магнитные датчики положения не подвержены влиянию обычных магнитных полей рассеяния в роботизированных рабочих средах. Наконец, поскольку они бесконтактные и Мобильные механические детали, поэтому они не изнашиваются, в отличие от резистивных потенциометров, обычно встречающихся в традиционных компонентах серводвигателя, используемых в недорогих социальных / игрушечных роботах. Благодаря этим преимуществам магнитные угловые датчики положения широко используются в сегодняшнем потреблении. Сексуальные, профессиональные услуги и социальные роботы теперь даже используются для промышленных роботов.
Информация Fusion достигает пространственного визуального восприятия
Существует несколько существующих сенсорных технологий, которые интегрируются в современные роботы, и их информация объединяется для обеспечения пространственного визуального восприятия роботов, а также препятствий обнаружения объектов и предотвращения препятствий. 2D и 3D визуальные стереокамеры Сегодня это распространено у многих новых потребительских и профессиональных сервисных роботов. Однако есть новые передовые сенсорные технологии, такие как датчики времени полета, включая датчики обнаружения света и дальности действия лидарных датчиков. Он также используется в роботах. Optima обеспечивает 3D-отображение высокого разрешения рабочего пространства робота и окружающей среды, позволяя ему выполнять задачи и двигаться лучше (см. Рис. 2).
Рисунок 2 Лидарное сопоставление
Ультразвуковые датчики могут также использоваться, чтобы ощутить присутствие, так же, как для изменения системы охранного оповещения, так как ультразвуковой датчик робота применяется также для обнаружения близлежащих препятствий для того, чтобы предотвратить робот хит стены, предметы, другие роботы и человеческое тело. Кроме того, когда робот выполнять свою основную функцию, эти ультразвуковые датчики также могут играть определенную роль. ультразвуковые датчики играют важную роль в ближней зоне навигации и обходе препятствий, он может улучшить общую производительность и безопасность робота.
Тем не менее, диапазон чувствительности ультразвукового датчика имеет свои ограничения, которые около 1 см до нескольких метров на расстояния, а внутренний конус диапазона вплоть до примерно 30 градусов. Их стоимость является относительно низкой, и точности в ближней зоне выше, но с увеличением измерения расстояния и диапазоном углов, точность будет падать. они также чувствительны к изменениям температуры и давления, а другие с использованием той же частота помехи от ультразвукового датчика робота, но в сочетании с другими Когда существующие датчики используются в комбинации, они предоставляют полезную и надежную информацию о местоположении.
После того, как все вместе, когда имеется датчик (2D / 3D камера, лидарный и ультразвук) объединение данных, как мы начинаем видеть в высоких конечном потребителе / профессиональные роботы сервисных и промышленные роботы, которые отличаются воспринимают пространство Возможность двигаться и выполнять более сложные задачи, не нанося вреда себе, людям и окружающей среде.
Датчики чувствительности помогают взаимодействию человека
Есть все больше и больше датчиков жестов, интегрированных в самые сложные роботы сегодняшнего дня для предоставления инструкций пользовательского интерфейса. Технологии датчиков жеста включают оптические датчики и датчики управления, которые носят роботы-операторы.
Использование оптического на основе датчика жеста может обучить робот для идентификации конкретного движения рук, а также выполнять конкретные задачи на основе определенных жестов или движений рук. Из инвалида этих типов датчиков в домашних условиях или в больнице способность общаться ограничена открывает много возможностей , также предоставляют много помощи на умном заводе.
Используя датчик управления повязкой, пользователь может общаться и управлять с помощью совместного, промышленного, медицинского или военного робота, позволяя роботу выполнять и моделировать конкретные задачи на основе шаблонов движения оператора и положения рычага. Например, Хирург с датчиком может управлять роботизированной рукой телемедицины для выполнения операции, а руки могут находиться далеко на другой стороне земного шара.
Датчик крутящего момента обеспечивает контроль
Датчики крутящего момента также все чаще используются в современных роботах следующего поколения. Датчики крутящего момента используются не только для конечных эффекторов робота и приспособлений, но и для других частей робота, таких как туловище, руки, ноги и голова. И т. Д. Эти специальные датчики крутящего момента используются для контроля быстрых движений тела, обнаружения препятствий и предупреждения безопасности для центрального процессора робота. Например, когда датчик крутящего момента в руке робота чувствует, что рука робота столкнулась с объектом Внезапные и неожиданные внешние силы, его программное обеспечение для обеспечения безопасности может остановить руку и убрать ее положение.
Датчики крутящего момента также могут работать с датчиками присутствия и другими датчиками контроля безопасности, такими как датчики окружающей среды, для обеспечения мониторинга общей зоны безопасности.
Защита окружающей среды
Различные датчики окружающей среды также ищут способы ввода промышленных и потребительских роботов, включая датчики окружающей среды, которые обнаруживают летучие органические соединения (ЛОС), которые влияют на качество воздуха, датчики температуры и влажности, датчики давления и даже Это датчик, который может обнаруживать наличие или отсутствие освещения. Эти датчики не только помогают гарантировать, что робот может продолжать работать эффективно и безопасно, но также позволяет людям в пределах рабочего диапазона робота воспринимать небезопасные условия окружающей среды.
Датчики управления питанием повышают эффективность
Датчики управления питанием также были интегрированы в современные роботы, чтобы увеличить время работы робота между зарядами и обеспечить, чтобы наиболее часто используемые литиево-ионные батареи в автоматических роботах не перегревались, когда они заряжены или разряжены. Датчики также используются для регулирования напряжения и управления мощностью и тепловыми режимами роботизированных совместных двигателей. Все бортовые электронные компоненты, такие как микропроцессоры, датчики и приводы, требуют малошумящего питания и регулирования напряжения прерывателя, чтобы обеспечить Он может работать эффективно и правильно.
Последние сенсорные решения для управления питанием роботов включают в себя кулоновский счетчик для разрядки и заряда батареи, точные и надежные датчики контроля перегрева для регулятора и датчики тока для устройств управления батареями.
Благодаря интеграции и интеграции этих инновационных сенсорных технологий, современные роботы могут работать более независимо и безопасно. Кроме того, огромные успехи в области вычислительной мощности, программного обеспечения и искусственного интеллекта и коллокация этих новых сенсорных технологий привели к созданию следующего поколения роботов. Кроме того, они могут выполнять задачи более точно и быстро, чем предыдущие поколения роботов. Наконец, они могут быть более независимыми в более домашних, деловых и производственных средах. Работать и сотрудничать более безопасно с людьми.