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傳感器整合拓應(yīng)用領(lǐng)域 機器人再增十八般武藝:
對于下一代機器人的發(fā)展而言講實踐,控制和通訊IC扮演重要的角色。 然而互動互補,許多全新共創輝煌、小型和低成本感測技術(shù)的出現(xiàn)及融合重要性,才是這些現(xiàn)代及復(fù)雜機器人的心臟落地生根。
要實現(xiàn)下一代機器人廣泛認同,有數(shù)種關(guān)鍵傳感器技術(shù)發(fā)揮極重要的作用,包括磁位置傳感器與時俱進、存在傳感器深入交流、手勢傳感器、力矩傳感器性能、環(huán)境傳感器及電源管理傳感器等。
有愈來愈多的磁角位置傳感器IC被用來為關(guān)節(jié)馬達控制器提供馬達換向回饋(見圖1)不斷豐富。 此外方案,機器人關(guān)節(jié)的封閉回路馬達控制也需要齒輪角度位置回饋。 因此同時,機器人關(guān)節(jié)的每個運動軸都需要兩個磁角位置傳感器實施體系。 例如,若機器人腳踝須以俯仰和滾動方式進行軸向運動幅度,則總共須使用四個磁位置傳感器技術創新。 由于每一個關(guān)節(jié)都需要這種倍數(shù)的傳感器,且大部份機器人都有許多關(guān)節(jié)各有優勢,因此技術發展,非常明顯地,現(xiàn)今新一代機器人已大量采用磁角位置傳感器資料。
相較于過往被用在機器人關(guān)節(jié)中的其他位置傳感器技術(shù)自動化,今日的磁角位置傳感器提供了許多好處。 這些新型磁角位置傳感器IC提供高分辨率和可重復(fù)的度集成。 另外規模最大,由于它們是以CMOS硅制程制造,因此與其他位置傳感器技術(shù),例如光學(xué)編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器相較時管理,這些新型磁角位置傳感器IC需要極小的功率、重量和空間深入實施。 再者應用提升,磁位置傳感器IC可以在非常惡劣的環(huán)境中工作,包括溫度交流、骯臟和多塵的環(huán)境引人註目。 一些磁位置傳感器,甚至不受在機器人工作環(huán)境中常見磁雜散場的影響溝通協調。 zui后拓展,由于它們是非接觸式提供堅實支撐,并且沒有移動的機械零件,因此不會磨損,不同于低成本社交/玩具機器人使用的傳統(tǒng)伺服馬達組件中常見的電阻電位計創造更多。 拜這些既有優(yōu)勢所賜,磁角位置傳感器被廣泛用于現(xiàn)今的消費性好宣講、專業(yè)服務(wù)和社交機器人連日來,現(xiàn)在甚至是用于工業(yè)機器人。
超音波傳感器也被用于存在感測不斷進步。 就像是用于倒車安全警報系統(tǒng)中一樣信息化技術,機器人中的超音波傳感器也適用于偵測附近的障礙物,以防止機器人撞到墻壁認為、物體責任製、其他機器人和人體。 另外良好,在機器人執(zhí)行其主要功能時雙重提升,這些超音波傳感器也能發(fā)揮作用。 超音波傳感器在近場導(dǎo)航和障礙避免中扮演重要角色倍增效應,可提升機器人的整體效能和安全性結果。
然而,超音波傳感器的感測范圍有其限制重要意義,大約是1公分到數(shù)公尺的距離規則製定,以及zui大約30度的錐體范圍內(nèi)。 它們的成本相對較低引領,且在近距離范圍內(nèi)的精度較高求索,但是隨著測距范圍和測量角度的增加,精度會隨之下降日漸深入。 它們也容易受到溫度和壓力變化的影響奮勇向前,以及來自其他使用同樣頻率超音波傳感器的機器人的干擾。 不過當與其他存在傳感器組合使用時預期,它們能提供有用和可靠的位置信息經驗。
當所有存在傳感器(2D/3D相機、光達和超音波)的數(shù)據(jù)融合在一起之后加強宣傳,正如我們開始在高階消費性/專業(yè)服務(wù)機器人及工業(yè)機器人上看到的敢於監督,這些機器人擁有杰出的空間察覺能力,且能在不傷害自己互動式宣講、 人類及環(huán)境的情況下移動并執(zhí)行更復(fù)雜的任務(wù)
目前有數(shù)種存在傳感器技術(shù)正被整合至當今的機器人中組建,且它們的信息被融合在一起,用于提供機器人的空間視覺感測結構,以及物體偵測和躲避障礙等深入交流研討。 二維和三維視覺立體相機在當今許多新型消費性和專業(yè)服務(wù)機器人中都很常見模式。 不過,一些新型優(yōu)良傳感器技術(shù)集聚效應,例如包括光檢測和測距光達(Lidar)傳感器在內(nèi)的飛時測距(Time of Flight)傳感器等貢獻,也日漸被用于機器人中。 光達提供機器人運行空間和周圍環(huán)境的高分辨率三維測繪(3D Mapping)提升,使其能更佳地執(zhí)行任務(wù)和移動
手勢傳感器助人機互動
有愈來愈多的手勢傳感器被整合至現(xiàn)今zui復(fù)雜的機器人中持續,以提供用戶接口指令。 手勢傳感器技術(shù)包括機器人操作員穿戴的光學(xué)傳感器和控制臂帶傳感器等。
使用基于光學(xué)的手勢傳感器高品質,可以訓(xùn)練機器人識別特定的手部運動,并且執(zhí)行基于特定手勢或手部動作的特定任務(wù)互動講。 這些類型的傳感器在家庭或醫(yī)院中為溝通能力受限的身障者開啟了許多機會防控,在智能工廠中也提供許多協(xié)助。
使用臂帶控制傳感器的特點,佩戴者可以與協(xié)作、工業(yè)研究與應用、醫(yī)療或軍事機器人溝通并進行控制適應性,使機器人能根據(jù)操作者的移動方式和手臂姿勢來執(zhí)行及仿真特定任務(wù)。 例如有效保障,雙臂各穿戴一個臂帶傳感器的外科醫(yī)生激發創作,可以控制遠程醫(yī)療機器人手臂來執(zhí)行手術(shù),而這雙手臂可能遠在地球的另一側(cè)無障礙。
力矩傳感器提供監(jiān)測功能:
力矩傳感器也愈來愈多地被用在今日的下一代機器人中體系。 力矩傳感器不僅被用于機器人的末端操縱裝置和夾具,而且還用于機器人的其他部分高產,例如軀干註入新的動力、手臂、腿和頭部等帶動產業發展。 這些特殊的力矩傳感器被用于監(jiān)測肢體快速運動工藝技術、偵測障礙物并向機器人的中央處理器提供安全警示。 例如,當機器手臂中的力矩傳感器感測到機器手臂因碰撞到物體而出現(xiàn)突然及意外的外力時系統,其控制安全軟件能使手臂停止動作并縮回其位置。
力矩傳感器也能與存在傳感器規模,以及其他安全監(jiān)控傳感器逐步顯現,例如環(huán)境傳感器共同運作,為整體安全區(qū)域提供監(jiān)控功能。
環(huán)境傳感器護工作安全:
各種環(huán)境傳感器也正在找尋它們進入工業(yè)和消費性機器人的方式近年來,包括能偵測攸關(guān)空氣質(zhì)量的揮發(fā)性有機化合物(Volatile Organic Compounds, VOCs)的環(huán)境傳感器銘記囑托、溫度和濕度傳感器、壓力傳感器形式, 甚至是能偵測照明有無的傳感器擴大。 這些傳感器不僅有助于確保機器人能夠持續(xù)有效且安全地運行,還能讓機器人工作范圍內(nèi)的人員察覺到不安全的環(huán)境情況傳遞。
電源管理傳感器提率:
電源管理傳感器也被整合至現(xiàn)今的自動機器人中讓人糾結,以幫助延長機器人在兩次充電間的工作時間,并確保目前自動機器人中zui常采用的鋰離子電池在充電或放電時不會過熱發揮效力。 電源管理傳感器也用于穩(wěn)壓全面革新,以及機器人關(guān)節(jié)馬達的電源和散熱管理。 所有的機載電子零件穩定發展,像是微處理器方便、傳感器和致動器等,都需要低噪聲漣波電源和穩(wěn)壓更好,以確保其能率且正確地運作基石之一。
用于機器人電源管理的傳感器解決方案,包括用于電池放電和充電的庫侖計數(shù)效高性、可靠用于穩(wěn)壓器的過熱監(jiān)控傳感器各有優勢,以及電池管理裝置的電流傳感器。
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