ロボット工学におけるセンサーの種類
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センサーは、ロボットが外界を見るものです。ロボットはセンサーを使用して、周囲の物体の幾何学的および物理的特徴を理解および測定します。ロボット、特に自律型ロボットには、周囲を感知する能力が必要です。
内部センサーと外部センサーは、一般的に使用される2種類のセンサーです。ロボット工学の内部センサーは、ロボットの位置、進行速度、加速方法などの情報をロボットに提供します。ロボット工学の外部センサーは、油圧ロボットアームとそれが取り組んでいる製品との接触点などの情報を含む、外界からのデータを収集します。
ロボット工学にはさまざまな種類のセンサーがあり、それらの多くの特性と、それらが採用されている理由と場所について説明します。 出典：Unsplash
ロボット工学の光センサーは、光を検出して電圧差を作り出すために使用されます。ロボットビジョンシステムのコンピューター制御カメラにより、ロボットはそれに応じてその動作を表示および適応させることができます。フォトレジスターと太陽電池は、ロボットで最も使用されている2つの光センサーです。光電管、フォトトランジスタ、CCD、その他の光センサーはめったに使用されません。
フォトレジスター 光の量がそれに当たると抵抗が変化する一種の抵抗器です。より多くの光はより少ない抵抗を意味し、より少ない光はより多くの抵抗を意味します。それらは、光依存型ロボット工学に簡単に統合できます。
ソーラー太陽光発電 細胞は太陽光を電気に変えます。これは、ソーラーロボットの開発に特に役立ちます。太陽電池はエネルギー源と見なすことができますが、トランジスタやコンデンサを使用してセンサーに変換することもできます。
2Dおよび3Dビジョン：2次元コンピュータービジョン画像はフラットで、長さと幅を計算するためにスケーリングされますが、高さは計算されません。要素の位置と位置はさまざまですが、3次元ビジョンにより、ロボットはより効果的に処理する必要のあるパーツの方向を決定できます。ロボットアームは、組み立て中に3Dビジョンシステムによって正確にガイドされる場合があり、ロボットアームは、重要な組み立て検査のためにさまざまな視野角を提供できます。 出典：Unsplash
ロボット工学のサウンドセンサーはマイクと同じように機能しますが、通常、サウンドの振幅をしきい値まで評価し、その結果をロボットに報告する回路に接続されています。振幅が大きくなると、ノイズが大きくなります。
これは、野生生物を研究するロボットに役立つ可能性があります。大きな音を検出して追跡することは、野生生物を見つけるために使用されるデータポイントの1つである可能性があります。ユーザーが話すコマンドに応答する音声認識用のサウンドセンサーは、より複雑なアプリケーションです。
基本的なロボットは、音を聞いて移動するようにプログラムできます。右に1拍手、左に2拍手をするロボットを考えてみましょう。複雑なロボットでは、音声認識と音声認識の両方を同じマイクを使用して行うことができます。サウンドセンサーは、認識可能な電圧変化を生成するために増幅する必要がある非常に小さな電圧差を生成するため、光センサーよりも実装が困難です。 出典：Unsplash
ロボット工学の近接センサーは、物理的な接触を必要とせずに近くの物体を検出できます。送信機はその隣のセンサーに電磁放射を送り、受信機は遮断フィードバック信号を受信して分析します。その結果、その領域で受け取られた光の量を利用して、隣接する物体が存在するかどうかを判断することができます。ロボットの場合、センサーは衝突回避アプローチを提供します。
近接センサーにはさまざまな種類がありますが、ロボットで一般的に使用されているのはごくわずかです。
赤外線（IR）トランシーバー ：障害物が検出されると、IR LEDは、IR受信者が受信した光を反映したIR光線を送信します。
超音波センサー ：これらのセンサーは高周波の音波を生成し、記録されたエコーは物体が破壊されたことを示します。超音波センサーを使用して距離を測定することもできます。
フォトレジスター ：フォトレジスターは光センサーですが、近接センサーとしても使用できます。物体がセンサーに近づくと、光の量が変化し、フォトレジスターの抵抗が変化します。これは、検出して処理できるものです。 出典：Unsplash
触覚センサーは、物体が接触しているかどうかを判断するデバイスです。触覚センサーにより、ロボットは、ベースを押すことで暗くなったり明るくなったりする階段のレールや照明などのありふれたオブジェクトに「触れて感じる」ことができます。これらのセンサーは、アプリケーションを監視し、穏やかな方法で環境と対話するために使用されます。タッチセンサーとフォースセンサーの2つのカテゴリに分けられます。
ロボット工学のタッチセンサーは、接触センサーとも呼ばれ、センサーや物体のタッチを検出して感知できるデバイスです。マイクロスイッチ、リミットスイッチ、およびその他の小型デバイスがよく使用されます。これらのセンサーの大部分は、障害物を回避するためにロボットによって採用されています。これらのセンサーが障害物を検出すると、ロボットには、元に戻す、電源を入れる、電源を入れる、停止するなどのタスクが与えられます。
ロボット工学の力センサーは、機械の積み下ろし、材料管理など、ロボットのさまざまな機能に関係する力を計算するために使用されます。このセンサーは、トラブルシューティングのための組み立てプロセスも改善します。力トルクセンサーは、ロボットアームに組み立て作業を完了したような感覚を与えます。内部状態センサーは、エンドエフェクターの測定に使用されます。 出典：Pinterest
ロボット工学の温度センサーは、それらが使用されている環境の熱/温度変化を測定します。これは、温度変化に対する電圧差変化の概念に基づいて機能します。この電圧変化は、周囲の領域と同等の温度を提供します。気温、表面温度、浸漬温度はすべて温度検知のアプリケーションです。 出典：Pinterest
ロボット工学のポジショニングセンサーは、ロボットのポジショニングを推定するために使用されます。 GPSは、最も一般的な測位センサー（全地球測位システム）です。私たちの惑星を周回する衛星は信号を送信し、それはロボットの受信機によって拾われて処理されます。分析されたデータを使用して、ロボットのおおよその位置と速度を計算します。最も一般的な3つのナビゲーションセンサーは次のとおりです。
全地球測位システム（GPS）は、最も広く使用されている測位センサーです。私たちの惑星を周回する衛星は信号を送信します。信号はロボットの受信機によって受信され、処理されます。処理されたデータは、ロボットのおおよその位置と速度を計算するために利用できます。
これらのGPSシステムは、屋外のロボットには非常に便利ですが、屋内では効果がありません。現在も少し高価ですが、価格が下がると、すぐにGPSモジュールを搭載したほとんどのロボットが表示されます。
ポータブル磁気コンパスと同様に、デジタル磁気コンパスは地球の磁場を使用して方向測定を行い、ロボットを適切な方向に誘導してターゲットに到達します。これらのセンサーはGPSモジュールよりも安価ですが、位置フィードバックとナビゲーションの両方が必要な場合は、コンパスをGPSモジュールと組み合わせて使用する必要があります。
複雑な環境でロボットの位置を自律的に決定するタスクは、ローカリゼーションとして知られています。ランドマークと呼ばれる外部要素は、意図的に配置することも、自然のランドマークにすることもでき、場所を決定するために使用されます。最初のフェーズでは、人工マーカーまたはビーコンがロボットの周囲に配置され、ロボットのセンサーがこれらの信号を記録して、正確な位置を特定します。 出典：Pinterest
ロボット工学の加速度センサーは、ロボットの加速度と傾きを測定するデバイスです。加速度計は、次の2種類の力の影響を受けます。
静的力–任意の2つのオブジェクト間に存在する力。重力を検出することで、ロボットがどれだけ傾いているかを判断できます。このパラメータは、ロボットのバランスをとったり、ロボットが上り坂か下り坂かを評価するのに役立ちます。
動的な力–オブジェクトを移動する必要がある速度。ロボットが移動する速度/速度は、加速度計で動的な力を測定することによって決定されます。 出典：Unsplash
現在利用可能なセンサーは数百あり、想像できるほとんどすべてのものを感知できます。すべてをリストするのはほぼ困難です。上記のもの以外にも、特定のアプリケーションに使用されるさまざまなセンサーがあります。次の条件を考慮してください。
湿度センサーは、空気中の水分量を測定するために使用されます。水分含有量
ガスセンサーは特定のガスを検出するために作られています。
ポテンショメータは非常に用途が広く、幅広いアプリケーションで利用できます。
磁場センサーは、それらを取り巻く磁場の強さを測定します
いくつかのフォトレジスターまたは赤外線センサーを使用して、単純な障害物回避ロボットを作成できます。ロボットが複雑になるほど、より多くのセンサーが搭載されます。単一の操作で複数のセンサーを使用する必要がある場合や、単一のセンサーで複数のジョブを実行する場合があります。
利用可能ないくつかのセンサーのいずれかを使用して、タスクを完了することができる場合があります。可用性、手頃な価格、および使用の利便性に基づいて、理想的なセンサーを選択してください。ただし、メーカーがセンサーを取り付けたロボットアームを購入するオプションもあります。これにより、理想的には、互いに独立して購入するコストを節約できます。
GPS
ローカリゼーション
結論
産業用ロボット