W dziedzinie automatyki przemysłowej roboty polegają na czujnikach, które dostarczają informacji niezbędnych do prawidłowego wykonywania operacji.
W jednym z raportów prognozuje się, że światowy rynek czujników do robotów przemysłowych będzie stale rósł, przy złożonej rocznej stopie wzrostu (CAGR) wynoszącej około 8% do 2021 r. W przypadku zastosowań czujników robotyki obejmujących sektor konsumencki i motoryzacyjny, inny raport wyraźnie stwierdza, że same systemy wizyjne osiągną wartość rynku o wartości 5,7 miliarda dolarów do 2027 r., podczas gdy rynek czujników siły przekroczy 6,9 miliarda dolarów.
Poniżej znajdują się najczęściej stosowane czujniki w robotach przemysłowych.
Czujniki wizyjne 2D
Wizja 2D oznacza kamerę zdolną do wykonywania różnych zadań, od wykrywania poruszających się obiektów po lokalizowanie części na przenośnikach taśmowych. Wiele inteligentnych kamer może wykrywać części i pomagać robotom w określaniu ich pozycji, umożliwiając robotom dostosowywanie swoich ruchów na podstawie otrzymanych informacji.
Czujniki wizyjne 3D
Systemy wizyjne 3D wymagają dwóch kamer lub skanerów laserowych ustawionych pod różnymi kątami, aby wykryć trzeci wymiar obiektu. Na przykład kompletacja części wykorzystuje technologię widzenia 3D do wykrywania obiektów, tworzenia-trójwymiarowych obrazów, analizowania ich i wybierania optymalnej metody chwytania.
Czujniki siły/momentu obrotowego
Jeśli czujniki wizyjne zapewniają robotom oczy, czujniki siły/momentu obrotowego zapewniają im percepcję dotykową. Roboty wykorzystują te czujniki do wykrywania siły wywieranej przez ich efektory końcowe. Czujniki siły/momentu obrotowego, zwykle umieszczone pomiędzy robotem a chwytakiem, zapewniają monitorowanie przez robota wszystkich sił przyłożonych do chwytaka.
Czujniki siły/momentu obrotowego umożliwiają zastosowania takie jak montaż, prowadzenie ręczne, uczenie i ograniczanie siły.
Czujniki wykrywania kolizji
Czujniki te występują w różnych postaciach, a ich głównym zadaniem jest zapewnienie operatorom bezpiecznego środowiska pracy.-Roboty współpracujące na nich najbardziej polegają.
Niektóre czujniki działają jak systemy rozpoznawania dotyku, wykrywając nacisk na miękkie powierzchnie i wysyłając sygnały w celu ograniczenia lub zatrzymania ruchu robota.
Inne można zintegrować bezpośrednio z robotem. Niektóre firmy korzystają ze sprzężenia zwrotnego z akcelerometru, inne zaś z bieżącego. W obu przypadkach, gdy robot wykryje nienormalną siłę, uruchamia zatrzymanie awaryjne, aby zapewnić bezpieczeństwo.
Aby roboty przemysłowe mogły współpracować z człowiekiem, pierwszym krokiem jest określenie metod gwarantujących bezpieczeństwo pracowników. Czujniki te przybierają różne formy, od kamer po lasery, których zadaniem jest informowanie robota o jego otoczeniu. Niektóre systemy bezpieczeństwa można skonfigurować w taki sposób, że gdy osoba wejdzie do określonej strefy/przestrzeni, robot automatycznie zwolni. Jeśli osoba będzie się zbliżać, robot przestanie działać.
Najprostszym przykładem jest laserowy czujnik bezpieczeństwa na drzwiach windy. Gdy laser wykryje przeszkodę, drzwi windy natychmiast się zatrzymują i cofają, aby zapobiec kolizji.
Inne czujniki
Na rynku dostępnych jest wiele czujników do różnorodnych zastosowań. Przykładami są czujniki śledzenia spoiny.
Coraz większą popularnością cieszą się także czujniki dotykowe. Czujniki te, zwykle montowane na chwytakach, wykrywają i postrzegają charakter chwytanych obiektów. Czujniki zazwyczaj potrafią wykryć siłę i określić jej rozkład, ujawniając dokładną lokalizację obiektu. Umożliwia to kontrolę nad pozycją chwytania i siłą wywieraną przez efektor końcowy. Dodatkowo niektóre czujniki dotykowe mogą wykrywać zmiany temperatury.
Czujniki wizyjne i zbliżeniowe, podobne do tych wymaganych w pojazdach autonomicznych, obejmują kamery, kamery na podczerwień, sonar, ultradźwiękowy, radar i lidar. W niektórych scenariuszach, szczególnie w przypadku widzenia stereoskopowego, można zastosować wiele kamer. Połączenie tych czujników umożliwia robotom określanie wymiarów, identyfikowanie obiektów i mierzenie odległości.
Czujniki RFID (identyfikacja częstotliwości radiowej) dostarczają kody identyfikacyjne i umożliwiają autoryzowanym robotom dostęp do dodatkowych informacji.
Mikrofony (czujniki akustyczne) pomagają robotom przemysłowym odbierać polecenia głosowe i rozpoznawać nietypowe dźwięki w znanym otoczeniu. W połączeniu z czujnikami piezoelektrycznymi mogą identyfikować i eliminować hałas-wywoływany wibracjami, zapobiegając błędnej interpretacji poleceń głosowych. Zaawansowane algorytmy mogą nawet umożliwić robotom zrozumienie emocji mówiącego.
Wykrywanie temperatury stanowi część-samodiagnostyki robota, która pomaga mu określić otoczenie i uniknąć potencjalnie szkodliwych źródeł ciepła.
Wykorzystując czujniki chemiczne, optyczne i koloru, roboty mogą oceniać, dostosowywać i wykrywać problemy występujące w ich otoczeniu.
W przypadku robotów humanoidalnych, które potrafią chodzić, biegać, a nawet tańczyć, stabilność jest głównym problemem. Wymagają czujników podobnych do tych w smartfonach, aby dostarczać precyzyjnych danych o pozycji. Aplikacje wykorzystują czujniki o 9-stopniach-swobody ruchu (9DOF) lub inercyjne jednostki pomiarowe (IMU) obejmujące 3-osiowe akcelerometry, 3-osiowe żyroskopy i 3-osiowe magnetometry.
Czujniki to krytyczne komponenty umożliwiające inteligencję oprogramowania; bez nich wiele skomplikowanych operacji byłoby niemożliwych. Nie tylko ułatwiają wykonywanie skomplikowanych zadań, ale także zapewniają dobrą-kontrolę tych operacji przez cały czas ich wykonywania.