Plusieurs technologies de capteurs clés qui jouent un rôle majeur dans les robots d'aujourd'hui comprennent les capteurs de position magnétique, les capteurs de présence, les capteurs gestiques, les capteurs de force et de couple, les capteurs environnementaux et les capteurs de gestion de la puissance.
Capteurs de position magnétique
Les circuits intégrés du capteur de position angulaire magnétique (ICS) sont l'une des technologies de capteurs les plus utilisées dans les robots de consommation, professionnels, sociaux et même industriels aujourd'hui. Aujourd'hui, presque toutes les articulations d'un consommateur, d'un professionnel de service ou d'un robot social utilisent deux ou plusieurs IC de capteur de position angulaire magnétique.
Pour chaque axe de rotation de mouvement ou d'articulation, au moins un capteur de position angulaire magnétique est utilisé. Beaucoup de robots d'aujourd'hui utilisent de petits moteurs CC sans balais (BLDC) pour déplacer les joints et les membres du robot. Afin de conduire correctement les moteurs, une rétroaction de position du moteur est requise.
De plus, le contrôle du moteur en boucle fermée des joints du robot nécessite également une rétroaction de la position de l'angle de l'engrenage. Par conséquent, pour les joints du robot, deux capteurs de position angulaire magnétique sont nécessaires sur chaque axe de mouvement, et le capteur de position angulaire magnétique ICS peut fournir une rétroaction de commutation du moteur au contrôleur du moteur articulaire.
Bras robotique avec capteur de position magnétique
Par exemple, un total de quatre capteurs de position magnétique sont utilisés pour une cheville de robot qui nécessite un mouvement axial dans la hauteur et le rouleau. En ayant ce type de connexions multiples par joint et en reconnaissant le grand nombre de joints nécessaires à la plupart des robots, il est clair pourquoi les capteurs de position angulaire magnétique sont si prolifiques dans les derniers produits robotiques d'aujourd'hui.
Capteurs de présence
Aujourd'hui, plusieurs technologies de capteurs de présence sont intégrées dans les robots d'aujourd'hui et leurs informations sont fusionnées pour fournir la détection de vision spatiale robotique ainsi que la détection et l'évitement des objets. Les caméras de vision stéréo 2D et 3D se trouvent couramment dans de nombreux nouveaux robots de service aux consommateurs et professionnels d'aujourd'hui.
Cependant, les nouvelles technologies de capteurs avancées telles que les capteurs de temps de vol, y compris la détection de lumière et les capteurs de la part (LiDAR), sont également de plus en plus déployés dans les robots. Environnement afin qu'il puisse mieux effectuer des tâches et se déplacer.
Cartographie lidar
De même, les capteurs à ultrasons sont utilisés pour la détection de présence. Comme leurs homologues dans les automobiles utilisés pour les systèmes d'alarme de sécurité en attente, les capteurs à ultrasons dans les robots sont utilisés pour détecter les obstacles à proximité et les empêcher de s'écraser dans les murs, les objets, les autres robots et chez les humains.
De plus, ils peuvent jouer un rôle dans les robots qui effectuent des tâches fonctionnelles majeures. Ainsi, les capteurs à ultrasons jouent un rôle important dans la navigation en champ proche et l'évitement des obstacles, offrant finalement une amélioration globale des performances et de la sécurité des robots.
Cependant, les capteurs à ultrasons ont une plage limitée, allant d'environ un centimètre à plusieurs mètres, et un cône d'orientation maximal d'environ 30 degrés. Ils sont relativement peu coûteux et offrent une bonne précision à des gammes proches, mais leur précision diminue avec l'augmentation de la plage et de l'angle de mesure.
Ils sont également sensibles aux variations de température et de pression et à l'interférence des autres robots de proximité qui utilisent des capteurs à ultrasons réglés sur la même fréquence. Cependant, lorsqu'ils sont utilisés en combinaison avec d'autres capteurs de présence, ils peuvent fournir des informations de position utiles et fiables.
Lorsque les données de tous ces capteurs de présence (caméras 2D / 3D, lidar et échographie) sont fusionnées, car nous commençons maintenant à voir dans les robots de service consommateur / professionnel haut de gamme et les robots industriels, ces robots sont capables de réaliser spatial Conscience et déplacement et effectuer des tâches plus complexes sans endommager eux-mêmes, les gens ou leur environnement.
Capteurs de gestes
Les capteurs de gestes sont également de plus en plus intégrés dans certains des robots les plus sophistiqués d'aujourd'hui pour aider à fournir des commandes d'interface utilisateur. La technologie des capteurs de gestes comprend des capteurs optiques et des capteurs de bras de contrôle de contrôle portés par l'opérateur du robot.
À l'aide de capteurs de gestes optiques, les robots peuvent être formés pour reconnaître des mouvements de main spécifiques et effectuer certaines tâches en fonction de gestes spécifiques ou de mouvements de la main. Ces types de capteurs de gestes offrent de nombreuses opportunités à la maison ou à l'hôpital pour les personnes handicapées et les capacités de communication limitées ainsi que dans les usines intelligentes.
En utilisant des capteurs contrôlés par le bras, le porteur peut communiquer et contrôler les robots collaboratifs, industriels, médicaux ou militaires pour effectuer et / ou imiter certaines tâches en fonction de la façon dont l'opérateur déplace et fait signe son bras. Par exemple, un chirurgien portant des capteurs de brassard sur chaque bras peut contrôler une paire de bras de robot de télémédecine pour effectuer une intervention chirurgicale, peut-être aussi loin que l'autre côté du globe.
Capteurs de force-couple
Les capteurs de force de force sont également de plus en plus utilisés dans les robots de nouvelle génération d'aujourd'hui. Les capteurs de force de force sont non seulement utilisés dans les effecteurs finaux et les pinces de robots, mais sont maintenant également utilisés dans d'autres parties du robot, comme le torse, les bras, les jambes et la tête. Ces capteurs de couple de force spécialisés sont utilisés pour surveiller les mouvements de vitesse des membres, détecter les obstacles et fournir des alertes de sécurité au processeur central du robot.
Par exemple, lorsqu'un capteur de couple de force dans un bras de robot détecte une force soudaine et inattendue en raison du bras frappant un objet, son logiciel de sécurité de contrôle peut entraîner le déplacement du bras et se retirer à sa position.
Le capteur de couple de force est également utilisé en conjonction avec des capteurs de présence ainsi que d'autres capteurs de surveillance de la sécurité, tels que les capteurs environnementaux, pour fournir des capacités globales de surveillance des zones sûres.
Capteurs environnementaux
Une variété de capteurs environnementaux font également leur chemin dans la robotique industrielle et grand public. Capteurs environnementaux qui peuvent détecter les COV (composés organiques volatils) concernant la qualité de l'air, les capteurs de température et d'humidité, les capteurs de pression et même les capteurs qui peuvent détecter l'éclairage. Ces capteurs aident non seulement à garantir que les robots peuvent continuer à fonctionner efficacement et en toute sécurité, mais aussi les habitants des robots conscients des conditions environnementales dangereuses.
Capteurs de gestion de l'alimentation
Les capteurs de gestion de l'alimentation sont également intégrés dans les robots automatisés d'aujourd'hui pour aider à prolonger le temps de fonctionnement du robot entre les charges et pour s'assurer que les batteries lithium-ion, les batteries les plus courantes utilisées dans les robots automatisés d'aujourd'hui, ne sont pas surfacturés ou drainés pendant leur utilisation. Voir la figure 4. 0.
Les capteurs de gestion de l'énergie sont également utilisés dans les domaines de la régulation de la tension ainsi que la gestion de l'énergie et thermique des moteurs conjoints du robot. Tous les électroniques robotiques embarqués, tels que les microprocesseurs, les capteurs et les actionneurs, nécessitent des alimentations et une réglementation d'alimentation à faible bruit pour s'assurer qu'ils fonctionnent efficacement et correctement.
Les dernières solutions de capteurs pour la gestion de l'alimentation robotique comprennent le comptage de Coulomb pour la décharge et la charge de la batterie, les capteurs de surveillance de surchauffe précis et fiable pour les régulateurs de tension et les capteurs de courant dans les dispositifs de gestion de la batterie.
Grâce à l'intégration et à la fusion de toutes ces nouvelles technologies de capteurs, les derniers robots d'aujourd'hui peuvent fonctionner de manière plus indépendante et en toute sécurité. De plus, grâce à des améliorations significatives de la puissance informatique, des logiciels et de l'intelligence artificielle, et en travaillant de concert avec ces nouvelles technologies de capteurs, ces robots de nouvelle génération peuvent être adaptés plus facilement à un large éventail d'exigences d'application.
De plus, ils peuvent effectuer des tâches plus précisément et plus rapidement que leurs prédécesseurs. Enfin, ils peuvent opérer et fonctionner plus indépendamment, en collaboration et en toute sécurité avec les humains dans un plus large éventail d'environnements domestiques, commerciaux et manufacturiers.