החיישנים הפונקציונליים העיקריים של מספר טכנולוגיות מפתח של רובוטים כיום כוללים חיישני מיקום מגנטי, חיישני נוכחות, חיישני גישה, חיישני מומנט, חיישני סביבה וניהול כוח של חיישנים. חלקי החישה הללו צריכים להשתמש שלנומחבר חיישן.
חיישן מיקום מגנטי
מעגל משולב של חיישן מיקום זוויתי מגנטי (IC) הוא אחד הרובוטים התעשייתיים הנפוצים ביותר בצריכה, שירות מקצועי, חברה ויישום. כיום, צרכנים, אנשי שירות או כמעט כולם משתמשים בשני רובוטים חברתיים של חיישן מיקום זוויתי מגנטי IC.
לפחות חיישן מיקום זוויתי מגנטי אחד משמש לסיבוב כל ציר או מפרק. כיום, רובוטים רבים משתמשים במנועי DC קטנים וחזקים כדי להניע את המפרקים והגפיים שלהם. על מנת להניע את המנוע בצורה נכונה, יש להחזיר את מיקום המנוע.
בנוסף, בקרת המנוע בלולאה סגורה של מפרק הרובוט צריכה להחזיר את הזווית והמיקום של גלגל השיניים. לכן, עבור מפרקי רובוט, כל ציר תנועה זקוק לשני חיישני מיקום זוויתיים מגנטיים. חיישן מיקום הזווית המגנטית יכול לספק משוב העברת המנוע לבקר המנוע המשותף.
לדוגמה, ארבעה חיישני מיקום מגנטיים משמשים לקרסול של רובוט שצריך לנוע צירית בגובה וגלילה. באמצעות סוג זה של חיבורים מרובים עבור כל מפרק, ועבור רוב הרובוטים, אנו יכולים להבין מדוע חיישני מיקום זוויתיים מגנטיים כל כך פוריים במוצרי הרובוט העדכניים ביותר.
חיישן נוכחות
כיום, חלק מטכנולוגיות החיישנים שולבו ברובוטים של ימינו, והמידע שלהם שולב גם כדי לספק תפיסה ויזואלית של זיהוי והימנעות של אובייקטים בחלל ורובוטים. מצלמות ראייה סטריאו דו-ממדיות ותלת-ממדיות מופיעות לרוב אצל צרכנים חדשים רבים ורובוטי שירות מקצועיים כיום.
עם זאת, טכנולוגיות נתונים מתקדמות של חיישני מידע, כולל רשתות חיישני זיהוי וטווח אופטי (LIDAR), נפרסות יותר ויותר ברובוטים. LIDAR מספקת ביצוע משימות טובות יותר ותנועה לפיתוח רובוט באמצעות מיפוי תלת מימדי ברזולוציה גבוהה של חלל ההפעלה וסביבת המגורים הסובבת.
באופן דומה, חיישנים קוליים משמשים לחישה. כמו מערכת אזעקת הבטיחות של המכונית האנכית בקצה הנגדי של הציוד, החיישן האולטראסוני של המכשולים ליד הרובוט מזהה ומונע מהם להישען על הקיר, חפצים, רובוטים אחרים ובני אדם.
בנוסף, הם יכולים גם למלא תפקיד במשימות הפונקציונליות העיקריות של רובוטים. לכן, חיישנים קוליים ממלאים תפקיד חשוב בניווט קרוב לשדה והימנעות ממכשולים, ובסופו של דבר משפרים את הביצועים והבטיחות של הרובוט.
עם זאת, ניהול הטווח של חיישני זיהוי קולי מוגבל, נע בין סנטימטר אחד למספר מטרים, וחרוט כיוון הפיתוח המרבי הוא כ-30 מעלות. בקרת העלויות שלהם נמוכה יחסית, ודיוק טוב נוצר בטווח הקרוב, אך הדיוק שלהם יקטן עם הגדלת טווח הזמן וזווית טכנולוגיית המדידה.
הם גם פגיעים לשינויי טמפרטורה ולחץ, ופגיעים להפרעות של רובוטים קרובים אחרים. רובוטים אלה משתמשים בחיישנים קוליים המכוונים לאותו תדר. עם זאת, בשילוב עם חיישנים קיימים אחרים, הם יכולים לספק מידע מיקום שימושי ואמין.
כאשר כל נתוני החיישנים הללו (מצלמת 2D/3D, מכ"ם לייזר ואולטרסוני) מתמזגים יחד, כפי שאנו יכולים לראות ברובוטים מתקדמים לצרכנים/שירותים מקצועיים ורובוטים תעשייתיים כעת, הרובוטים הללו יכולים לממש תפיסת חלל, לנוע ולבצע מורכבות יותר משימות מבלי לפגוע בעצמם, באנשים או בסביבה הסובבת.
חיישן מחוות
חיישני מחוות משולבים יותר ויותר בחלק מהרובוטים המורכבים ביותר כדי לעזור לספק פקודות ממשק משתמש. טכנולוגיית חיישן מחוות כוללת חיישן אופטי וחיישן חגורת זרוע בקרה הנלבש על ידי מפעיל הרובוט.
באמצעות חיישני מחוות מבוססי אופטיים, ניתן לאמן רובוטים לזהות תנועות ידיים ספציפיות ולבצע כמה משימות בהתאם למחוות או תנועות ידיים ספציפיות. סוגים אלו של חיישני מחוות מספקים הזדמנויות רבות לבעלי מוגבלויות, יכולות תקשורת מוגבלות ומפעלים חכמים.
באמצעות חיישני מערכת בקרת סרט זרוע, הלובש יכול לשתף פעולה בטכנולוגיית תקשורת ובקרה בהתאם לאופן שבו המפעיל משתמש בזרועו. רובוטים לחינוך תעשייתי, רפואי או צבאי יכולים לבצע ו/או לחקות משימות מסוימות. לדוגמה, מנתחים עונדים חיישני סרט זרוע על כל זרוע, שיכולים לשלוט ביעילות על מבנה הזרוע של זוג רובוטים של שירות טלרפואה לצורך ניתוח וניתוח, ועשויים להיות רחוקים מהצד השני של כדור הארץ.
חיישן המומנט
חיישני כוח ומומנט נמצאים בשימוש יותר ויותר ברובוטים של הדור הבא של היום. חיישן המומנט משמש לא רק עבור מפעילי הקצה ומהדקים של הרובוט, אלא גם עבור חלקים אחרים של הרובוט, כגון תא המטען, הידיים, הרגליים והראש. חיישני מומנט מיוחדים אלו משמשים לניטור מהירות תנועת הגפיים, זיהוי מכשולים, ומתן אזעקת בטיחות למעבד המרכזי של הרובוט.
לדוגמה, כאשר חיישן המומנט בזרוע הרובוט מזהה כוח בלתי צפוי פתאומי שנוצר על ידי פגיעה של הזרוע באובייקט, תוכנת בטיחות השליטה שלו עלולה לגרום לזרוע להפסיק לנוע ולסגור את מיקומה.
חיישן המומנט משמש גם עם חיישנים קיימים וחיישני ניטור בטיחות אחרים (כגון חיישני סביבה) כדי לספק את פונקציית הניטור של כל אזור הבטיחות.
חיישן סביבתי
חיישנים סביבתיים שונים נכנסים גם לתחום הרובוטים התעשייתיים והצרכניים. חיישני סביבה, חיישני טמפרטורה ולחות, חיישני לחץ ואפילו חיישני תאורה יכולים לזהות איכות אוויר. חיישנים אלו לא רק עוזרים להבטיח שהרובוט יוכל להמשיך לפעול ביעילות ובבטחה, אלא גם הופכים את הרובוט המקומיים למודעים לתנאים סביבתיים לא בטוחים.
חיישן ניהול חשמל
חיישן ניהול החשמל משולב גם ברובוטים האוטומטיים של היום כדי לסייע בהארכת זמן העבודה של רובוטים בין שתי טעינות ולהבטיח שסוללת הליתיום-יון (הסוללה הנפוצה ביותר ברובוטים האוטומטיים של היום) לא תתחמם יתר על המידה או תיגמר במהלך השימוש. ראה איור 4.0
חיישן ניהול הכוח משמש גם לוויסות מתח וניהול הספק ותרמי של מנועי מפרקים של רובוט. כל המכשירים האלקטרוניים הרובוטים הנישאים באוויר, כגון מיקרו-מעבדים, חיישנים ומפעילים, זקוקים לפונקציות אספקת אדוות רעש נמוך ולפונקציות ויסות כדי להבטיח את פעולתם היעילה והנכונה.
פתרון חיישן ניהול החשמל החדש של הרובוט כולל ספירת קולומב של פריקה וטעינה של הסוללה, חיישן ניטור התחממות יתר מדויק ואמין וחיישן זרם בציוד לניהול סוללה.
בשל השילוב והשילוב של טכנולוגיות חיישנים חדשות אלו, הרובוטים העדכניים ביותר של ימינו יכולים לפעול בצורה עצמאית ובטוחה יותר. בנוסף, בשל השיפור המשמעותי בכוח המחשוב, התוכנה והבינה המלאכותית, כמו גם העבודה עם טכנולוגיות החיישנים החדשות הללו, קל יותר לעמוד בדרישות האפליקציות השונות לדור הבא של רובוטים.
בנוסף, הם יכולים לבצע משימות הוראה בצורה מדויקת ומהירה יותר מקודמיהם. לבסוף, הם יכולים לפעול ולנהל בצורה עצמאית יותר, בשיתוף פעולה ובטוח עם החברה האנושית בסביבה רחבה יותר של משפחה, ארגונים וטכנולוגיות ייצור.
