Los robots actuales tienen extremidades y funciones sensoriales similares a las de los humanos, cierto grado de inteligencia, programas de acción flexibles y pueden trabajar independientemente del control humano. Todo esto es indispensable para la contribución de los sensores. Los sensores son ayudas importantes para que los robots perciban el mundo exterior. Son como los órganos sensoriales humanos que tienen la visión, la fuerza, el tacto, el olfato, el gusto y otras capacidades. todo proporcionado por sensores, al mismo tiempo, el sensor también se puede utilizar para detectar el estado de trabajo del propio robot, y el robot puede detectar de forma inteligente el entorno de trabajo externo y el estado del objeto. Un dispositivo que se puede convertir en señales de salida utilizables de acuerdo con ciertas reglas. Para que el robot alcance la mayor sensibilidad posible, se instalarán varios sensores en la estructura de su cuerpo. Entonces, ¿cuántos tipos de sensores debe tener el robot? ¿Seremos tan sensibles como los humanos tanto como sea posible? Lo siguiente es lo que vi desde la casa del robot. Espero que te sea útil.
Según los diferentes objetos de detección, los sensores del robot se pueden dividir en. Sensores internos y sensores externos.
Los sensores internos se utilizan principalmente para detectar el estado de cada sistema interno del robot, como la posición, velocidad, temperatura de aceleración, velocidad del motor, carga del motor, voltaje de la batería, etc. de cada articulación, y Utilice la información medida como retroalimentación. La información se envía al controlador para formar un control de circuito cerrado.
Los sensores externos se utilizan para obtener información sobre los objetos operativos del robot y el entorno externo. Son canales de información para que el robot interactúe con su entorno y se utilizan para realizar visión, proximidad, tacto, fuerza, etc. Sensores, como medición de distancia, sonido, luz, etc.
La introducción específica es la siguiente:
1. Sensor de visión
La visión artificial es un sistema que permite a los robots tener funciones de percepción. Obtiene imágenes a través de lo visual. sensores para análisis, lo que permite a los robots sustituir el ojo humano a la hora de identificar objetos, medirlos y juzgarlos, y realizar funciones como el posicionamiento. Los conocedores de la industria señalan que actualmente los sensores de visión inteligentes fáciles de usar representan alrededor del 60% del mercado de sistemas de visión artificial en China. Las ventajas de los sensores visuales son un amplio rango de detección y una rica adquisición de información. En aplicaciones prácticas, a menudo se usan múltiples sensores visuales o se usan junto con otros sensores a través de ciertos algoritmos, la forma, distancia, velocidad y otra información del objeto. obtenido.
El campo de la visión computacional basada en cámaras de profundidad se ha convertido en uno de los puntos de inversión y emprendimiento más candentes en toda la industria de alta tecnología. Curiosamente, muchos logros de vanguardia en este campo fueron lanzados primero por empresas de nueva creación y luego adquiridos y llevados a cabo por gigantes. Por ejemplo, Intel adquirió la cámara RealSense, Apple adquirió PrimeSense, un proveedor de tecnología de Kinect, y Oculus adquirió otro. empresa que se especializa en tecnología de reconocimiento de gestos de alta precisión de la empresa de tecnología israelí Pebbles Interfaces. Aunque los equipos empresariales nacionales en visión computacional aún no han entrado en la visión general de los inversores a gran escala, los mejores entre ellos han comenzado a lograr resultados impresionantes.
El concepto de cámaras de profundidad fue propuesto por IBM ya en la década de 1980. Esta súper empresa posee los datos subyacentes de casi todos los discos duros del pasado, presente y futuro. de los tiempos. PrimeSense, empresa fundada en Israel en 2005, es pionera en la aplicación civil de esta tecnología. En ese momento, la promoción de las cámaras de profundidad en el mercado de consumo todavía se encontraba en la etapa conceptual. Anteriormente, las cámaras de profundidad solo se utilizaban en el campo industrial para brindar servicios de visión gráfica para brazos robóticos, robots industriales, etc. Microsoft Kinect, para el que proporcionó soluciones técnicas, se convirtió en el pionero de las cámaras de profundidad en el ámbito del consumo y lideró a toda la industria en el desarrollo de esta tecnología para uso civil.
2. Sensor de sonido
El sensor de sonido funciona como un micrófono (micrófono). Se utiliza para recibir ondas sonoras y mostrar la imagen de vibración del sonido. Pero la intensidad del ruido no se puede medir. Los sensores acústicos se utilizan principalmente para detectar e interpretar ondas sonoras en gases (detección sin contacto), líquidos o sólidos (detección por contacto). La sofisticación de los sensores acústicos puede variar desde la simple detección de la presencia de ondas sonoras hasta el análisis complejo de la frecuencia de las ondas sonoras y la discriminación de sonidos y palabras individuales del habla en un lenguaje natural continuo.
Se informa que a partir de la década de 1950, el Laboratorio BELL desarrolló el primer sistema Audry de reconocimiento de voz del mundo, que puede reconocer 10 dígitos en inglés. En la década de 1970, la tecnología de reconocimiento de voz se desarrolló rápidamente. Se propusieron sucesivamente el algoritmo Dynamic Time Warping (DTW), la cuantificación vectorial (VQ) y el modelo oculto de Markov (HMM), realizando el habla aislada de una persona específica basada en la tecnología DTW. . En los últimos años, la tecnología de reconocimiento de voz ha pasado del laboratorio al uso práctico. Muchas empresas nacionales y extranjeras han utilizado la tecnología de reconocimiento de voz para desarrollar productos correspondientes. Entre las empresas relativamente conocidas se incluyen Spirit, iFlytek y gigantes como Tencent y Baidu, que son los primeros en entrar en el campo de la tecnología de voz.
3. Sensor de distancia
Los sensores de distancia utilizados en robots móviles inteligentes incluyen telémetros láser (también pueden medir ángulos), sensores de sonar, etc. Los sensores Lidar se han desarrollado en los últimos años. Actualmente es un tipo más común y se puede utilizar para la navegación de robots y para evitar obstáculos. Por ejemplo, el lidar RPLIDARA2 desarrollado por SLAMTEC-Silan Technology puede realizar un escaneo de 360 grados y un alcance para obtener el mapa de contorno del entorno circundante, con una frecuencia de muestreo. de hasta 4000 veces por segundo, lo que la convierte en la frecuencia de medición más alta para lidar de bajo costo en la industria. Al cooperar con la solución de navegación y posicionamiento autónomo SLAMWARE de SLAMTEC-Silan Technology, puede ayudar a los robots a lograr la construcción autónoma de mapas, la planificación de carreteras en tiempo real y la evitación automática de obstáculos.
4. Sensor táctil
El sensor táctil es principalmente un sensor utilizado en robots para imitar la función táctil. El tacto es una función sensorial importante cuando las personas están en contacto directo con el entorno externo. El desarrollo de sensores táctiles que cumplan los requisitos es una de las claves técnicas en el desarrollo de robots. Con el desarrollo de la tecnología microelectrónica y la aparición de diversos materiales orgánicos, se han propuesto diversos planes de desarrollo de sensores táctiles, pero la mayoría de ellos se encuentran actualmente en la etapa de laboratorio y no muchos han llegado a la comercialización.
5. Sensor de proximidad
El sensor de proximidad se encuentra entre el sensor táctil y el sensor visual. Puede medir la distancia y la orientación, y puede fusionar la información de los sensores visual y táctil. Los sensores de proximidad pueden ayudar a la función del sistema de visión para determinar la orientación y la forma de los objetos e identificar las formas de sus superficies. Por lo tanto, para poder agarrar piezas con precisión, los requisitos de precisión para el sensor de proximidad del robot son muy altos. Este tipo de sensor tiene principalmente las siguientes funciones:
Descubrir obstáculos delante y limitar el rango de movimiento del robot para evitar colisiones con obstáculos.
Obtenga la información necesaria antes de contactar con el objeto, como la distancia relativa al objeto y el ángulo de inclinación relativo, para prepararse para acciones posteriores. Obtenga la distancia entre puntos en la superficie del objeto para obtener información sobre la forma de la superficie del objeto.
6. Sensor de deslizamiento
El sensor de deslizamiento se utiliza principalmente para detectar el grado de deslizamiento entre el robot y el objeto agarrado. Para determinar un valor de fuerza de agarre apropiado al agarrar un objeto, es necesario detectar el deslizamiento relativo de la superficie de contacto en tiempo real, luego juzgar la fuerza de agarre y aumentar gradualmente la fuerza sin dañar el objeto. es necesario para lograr un agarre flexible del robot. La función de reconocimiento se puede realizar a través del sensor de deslizamiento y se puede juzgar la rugosidad y dureza de la superficie del objeto agarrado. Los sensores deslizantes se pueden dividir en tres categorías según la dirección de deslizamiento del objeto que se mide: sensores no direccionales, unidireccionales y omnidireccionales. Entre ellos, el sensor no direccional sólo puede detectar si se produce deslizamiento, pero no puede determinar la dirección; el sensor unidireccional sólo puede detectar deslizamiento en una única dirección y el sensor omnidireccional puede detectar deslizamiento en todas las direcciones; Este tipo de sensor generalmente tiene forma esférica para satisfacer las necesidades.
7. Sensor de fuerza
El sensor de fuerza es un sensor que se utiliza para detectar la interacción entre la fuerza propia del robot y la fuerza ambiental externa. A menudo se instalan sensores de fuerza en las articulaciones de los robots y miden indirectamente la fuerza detectando la deformación de los cuerpos elásticos. Los sensores de fuerza instalados en las articulaciones del robot suelen aparecer en forma de tres coordenadas fijas, que son útiles para cumplir los requisitos del sistema de control. El sensor de fuerza de seis dimensiones que está surgiendo actualmente puede medir toda la información de fuerza y se denomina sensor de fuerza de muñeca porque se instala principalmente en la articulación de la muñeca.
La mayoría de los sensores de fuerza de muñeca adoptan el principio de medición de tensión y se pueden dividir en dos tipos según su estructura de elastómero: sensores de fuerza de muñeca cilíndricos y en forma de cruz. Entre ellos, el tipo cilíndrico tiene las características de estructura simple, alta tasa de utilización del haz elástico y alta sensibilidad, mientras que el sensor en forma de cruz tiene una estructura simple, fácil establecimiento de coordenadas, pero alta precisión de procesamiento;
8. Sensores de velocidad y aceleración
Los sensores de velocidad pueden medir velocidades de movimiento de traslación y rotación, pero en la mayoría de los casos se limitan a medir la velocidad de rotación. La derivada del desplazamiento, especialmente el método fotoeléctrico, se utiliza para iluminar el disco giratorio con luz, y la frecuencia de rotación y el número de pulsos se detectan para determinar el ángulo de rotación. El disco también se utiliza para crear un espacio y la velocidad angular. , es decir, la velocidad de rotación, se identifica a través de dos fotodiodos, este es el sensor fotoeléctrico de velocidad de pulso.
Un sensor de aceleración es un sensor que puede medir la aceleración. Suele estar formado por bloque de masa, amortiguador, elemento elástico, elemento sensible y circuito de ajuste. Durante el proceso de aceleración, el sensor utiliza la segunda ley de Newton para obtener el valor de aceleración midiendo la fuerza de inercia ejercida sobre el bloque de masa. Dependiendo de los componentes sensibles del sensor, los sensores de aceleración comunes incluyen capacitivos, inductivos, galgas extensométricas, piezoresistivos, piezoeléctricos, etc.
Si un robot quiere ser tan sensible como un ser humano, necesita ocho tipos de sensores: sensor visual, sensor de sonido, sensor de distancia, sensor táctil, sensor de proximidad, sensor de fuerza, sensor de deslizamiento, sensor de velocidad y Los sensores de aceleración son extremadamente importantes para los robots, especialmente los cinco sensores sensoriales principales de los robots. Desde la perspectiva de las funciones antropomórficas, la visión, el sentido de la fuerza y el tacto son los más importantes. como el oído, el olfato, los sensores correspondientes al gusto, la suavidad, etc. siguen esperando ser conquistados uno a uno.