Robotexnikada sensorlar

Robotlarda Istifadə Olunan 8 Ümumi Sensor

Sensor robotun ətraf mühitə açılan pəncərəsidir. Sensorlar robotlara ətraf mühitdəki obyektlərin həndəsi və fiziki xassələrini, məsələn, mövqe, oriyentasiya, sürət, məsafə, ölçü, qüvvə, moment, temperatur, parlaqlıq, çəki və s. anlamaq və ölçmək imkanı verir.

 Sensorlar ümumlikdə iki qrupa bölünür: daxili sensorlar və xarici sensorlar.

Mövqe sensoru, sürət sensoru və s. kimi daxili sensorlar robotun özü haqqında məlumat əldə edir. Kameralar, İQ sensoru, lazer və ultrasəs sensoru kimi xarici sensorlar isə əlaqə, yaxınlıq sensorları (fotodiod, IR detektoru, RFID, toxunma və s.) və güc sensorları ətraf mühitdən məlumat toplayır.

Sensorlar onların imkanlarını təsvir edən müxtəlif xüsusiyyətlərlə müəyyən edilir:

• Həssaslıq (çıxışın dəyişməsi və girişin dəyişməsi);
• Xəttilik (çıxış və girişin sabitliyi);
• Cavab vaxtı (çıxışda dəyişikliyə məcbur etmək üçün girişdə dəyişiklik üçün tələb olunan vaxt);
• Ölçmə/Dinamik diapazon (minimum və maksimum göstərici arasındakı fərq);
• Dəqiqlik (ölçülmüş və faktiki göstərici arasındakı fərq);
• Təkrarlanma qabiliyyəti (təkrarlanan ölçülər arasındakı fərq).

Sensorlar robotlarda müxtəlif vəzifələr üçün istifadə olunur. Buna görə də qeyri-müəyyənliyin qarşısını almaq və daha yüksək məhsuldarlığa nail olmaq üçün sensorların istifadəsi çox vacibdir. Bu yazıda biz robotlarda istifadə olunan 8 ümumi sensoru qısaca müzakirə edəcəyik.

1. İşıq Sensoru

İşıq sensoru işığı aşkarlayır və gərginlikdə fərq yaradır. Robotun görmə sistemində robotun öz hərəkətlərini görüb tənzimləməsinə imkan verən kompüter tərəfindən idarə olunan kamera var. Robotlarda iki əsas işıq sensoru fotorezistor və fotovoltaik hüceyrələrdir. Fotoborular, fototranzistorlar  və s. kimi digər işıq sensorları nadir hallarda istifadə olunur.

a) Fotorezistor işıq intensivliyinin dəyişməsi ilə müqaviməti dəyişən rezistor növüdür; daha çox işıq daha az müqavimətə, az işıq isə daha çox müqavimətə səbəb olur. Onlar işıqdan asılı robotlarda asanlıqla tətbiq edilə bilər.

b) Fotovoltaik elementlər günəş radiasiyasını elektrik enerjisinə çevirir. Bu, xüsusilə günəş robotunu hazırlayarkən  faydalıdır. Fotovoltaik hüceyrə enerji mənbəyi hesab edilsə də, tranzistorlar və kondensatorlarla birləşən ağıllı bir tətbiq bunu sensora çevirə bilər. (şəkil 1)

2. Səs Sensoru Səs sensorları ümumiyyətlə səsin  ekvivalent gərginliyini aşkar etmək üçün istifadə olunan mikrofondur. Onun qəbul etdiyi səsi sadə bir robot idarə edə bilər. Mürəkkəb robotlar səsin tanınması üçün eyni mikrofondan istifadə edə bilər. Səs sensorları işıq sensorları qədər asan deyil, çünki səs sensorları gərginlikdə ölçülə bilən dəyişiklik yaratmaq üçün gücləndirilməli olan minimal gərginlik fərqi yaradır. Səs sistemləri səs əmrləri olan robotlarda da istifadə edir. Bu, təlimçi robotları öyrədərkən digər obyektləri idarə etməli olduqda faydalıdır (şəkil 2)

3. Yaxınlıq Sensoru

Yaxınlıqdakı obyekt fiziki təmas olmadan yaxınlıq sensoru tərəfindən aşkar edilə bilər. Transmitter bitişik sensorda elektromaqnit şüalanma ötürür və kəsilmə əks əlaqə siqnalını qəbul edir və təhlil edir. Beləliklə, ərazidə qəbul edilən işığın miqdarı yaxınlıqdakı obyektlərin mövcudluğunu aşkar etmək üçün istifadə edilə bilər. Sensorlar robot üçün toqquşmadan yayınma üsulunu təmin edir. Yaxınlıq sensorlarının müxtəlif növləri var və onlardan yalnız bir neçəsi adətən robotlarda istifadə olunur. İnfraqırmızı (IR) ötürücü: IR LED maneə aşkar edildikdə IR alıcısı tərəfindən tutulan işığı əks etdirən IR işıq şüasını ötürür. Ultrasəs Sensoru: Bu sensorlar yüksək tezliklərdə səs dalğaları yaradır.Ultrasəs sensorları məsafənin ölçülməsi üçün də istifadə edilə bilər. Fotorezistor: Fotorezistor işıq sensorudur, lakin o, hələ də yaxınlıq sensoru kimi istifadə edilə bilər. Bir obyekt sensora yaxınlaşarsa, işığın səviyyəsi dəyişir, bu da Fotorezistorun müqavimətini dəyişir. Bu aşkar edilə bilən və emal edilə biləndir (şəkil 3).

4. Toxunma Sensorları

Toxunma Sensoru obyektin kontaktını təyin edən cihazdır. Tez-tez lift düymələri və lampalar kimi gündəlik obyektlərdə istifadə olunan, toxunmaqla qaralır və ya parlaqlaşır, toxunma sensoru robota toxunmağa və hiss etməyə imkan verir. Bu sensorlar tətbiqləri ölçmək və ətraf mühitlə yumşaq şəkildə qarşılıqlı əlaqə yaratmaq üçün istifadə olunur. Onu iki əsas növə bölmək olar: Toxunma Sensoru və Qüvvə  Sensoru.

a) Toxunma Sensoru və ya Kontakt Sensoru: Toxunma Sensoru-sensor və obyektin toxunuşunu hiss etməyə və aşkar etməyə qadirdir. Tez-tez istifadə olunan sadə cihazlardan bəziləri mikro açarlar, limit açarları və s-dir. Bu sensorlar ən çox maneələrdən qaçmaq üçün robotlar üçün istifadə olunur. Bu sensorlar maneəyə dəyən zaman robot üçün bir tapşırığı işə salır, onu tərsinə çevirmək, döndərmək, işə salmaq, dayandırmaq və s.

b) Qüvvə Sensoru: Qüvvə sensoru robot tərəfindən yerinə yetirilən materialla işləmə və s. kimi bir neçə funksiyanın qüvvələrinin hesablanmasına daxildir. Bu sensor həm də problemləri yoxlamaq faydalı olacaq (şəkil 4).

5. Temperatur Sensoru

Temperatur sensorları ətrafdakı temperatur dəyişikliyini aşkar etmək üçün istifadə olunur. Temperatur dəyişikliyi üçün gərginlik fərqinin dəyişməsi prinsipinə əsaslanır; bu gərginlik dəyişikliyi ətrafdakı temperatur ekvivalentini təmin edəcək. Temperatur  tətbiqlərinə havanın temperaturu, səthin temperaturu daxildir. Temperatur sensorları ən çox istifadə edilən sensor növüdür. Bu, qismən ona görədir ki, çoxlu mikroçiplər həddən artıq qızmağa başlayarsa, onu bağlayan sadə, quraşdırılmış temperatur sensorlarını ehtiva edir.

Temperatur ölçmə sensorlarının ən çox yayılmış üç növü bunlardır: termistorlar, RTD-lər və termocütlər.

Termistor, temperatur artdıqca müqaviməti azalan bir metal oksid materialından hazırlanmış bir cihazdır. Bu əks təsirə görə termistorlara mənfi temperatur əmsalı (NTC) sensoru da deyilir.

Termistorların əsas üstünlüyü onların ucuz və istifadəsi asan olmasıdır. Termistorların kritik çatışmazlığı onların çox qeyri-xətti olmasıdır. Bu qeyri-xəttilik onların dəqiq istifadə oluna biləcəyi temperatur diapazonunu məhdudlaşdırır.

Bununla belə, son dərəcə yüksək dəqiqliyə və ya yüzlərlə dərəcədən yüksək ölçmələrə ehtiyacınız olmadıqda, termistorlar məhsulunuz üçün ən yaxşı seçimdir.

Müqavimət Temperatur Detektorları (RTD) və termocütlər, ilk növbədə, dəqiqlik və çox yüksək temperaturları ölçmə qabiliyyətinin daha vacib olduğu sənaye tətbiqlərində istifadə olunur. RTD-lər ən dəqiq temperatur sensorudur, həm də ən bahalıdır. Termocütlər əsasən 600°C-dən yuxarı sənaye tətbiqlərində istifadə olunur. (şəkil 5)

6. Rütubət Sensoru

Rütubət sensorları nisbi rütubəti ölçür. Onlar bir temperatur sensoru ilə birləşdirilir, çünki nisbi rütubəti ölçmək üçün temperaturu bilməlisiniz.

Nisbi rütubət, havanın tuta biləcəyi maksimum miqdarı ilə müqayisədə havanın nə qədər su tutduğunu ifadə edən bir faizdir. Bu, havanın buxarlanma gücünün ölçülməsidir.

Temperatur nə qədər yüksək olarsa, hava daha çox su saxlaya bilər. Bu o deməkdir ki, temperatur nisbi rütubətin ölçülməsinə birbaşa təsir göstərir (şəkil 6).

Naviqasiya və mövqe təyinetmə sensorları

Naviqasiya sensorları robotun mövqeyini təxmin və təyin etmək üçün istifadə olunur. Adi naviqasiya sensoru GPSdir (Qlobal Mövqeləşdirmə Sistemi). Yerimizin orbitində olan peyklər siqnalları ötürür və robot qəbuledicisi bu siqnalları alır və emal edir. Robotun təxmini mövqeyini və sürətini müəyyən etmək üçün toplanmış məlumatdan istifadə edilir. Rəqəmsal Maqnit Kompas, robotunuzu təyinat yerinə çatmaq üçün istiqamətləndirən Yerin maqnit sahəsindən istifadə edərək istiqamət ölçmələri təmin edir. GPS modulları ilə müqayisədə bu sensorlar ucuzdur. (şəkil 7)

Sürətləndirmə Sensoru

Akselerometr sürətlənməni  ölçmək üçün bir cihazdır. Akselerometrə iki növ qüvvə təsir edir:

a) Statik qüvvə – hər hansı iki cisim arasındakı sürtünmə qüvvəsi. Bu cazibə qüvvəsini ölçməklə biz  robotu balanslaşdırmaq və ya robotun düz və ya yoxuş səthdə hərəkət etdiyini müəyyən etmək üçün faydalıdır.

b) Dinamik Qüvvə – Cismi hərəkət etdirmək üçün tələb olunan sürətlənmə. Akselerometrdən istifadə edərək dinamik qüvvənin ölçülməsi robotun hərəkət etdiyi sürəti bildirir.

Bu məqalədə sizə istehlakçı elektron məhsullarında (və bəzi sənaye tətbiqlərində) geniş istifadə olunan əksər sensor növləri haqqında ümumi məlumat verilmişdir.

İndi hansı növ sensorların real olaraq mövcud olduğunu bildiyiniz üçün layihəniz üçün lazım olan sensor haqqında daha çox öyrənə bilərsiniz (şəkil 8)

İstinad keçidləri:

1. https://roboticsbiz.com/sensors-in-robotics-7-common-sensors-used-in-robots/
2. https://en.wikipedia.org/wiki/Robotic_sensors
3. https://www.robotistan.com/
4. https://electron-x-lab.com/?s=sensorlar

Müəllif: AZTU-nun İnformasiya və telekommunikasiya texnologiyaları fakültəsinin
Elektronika, telekommunikasiya və radiotexnika műhəndisliyi ixtisası üzrə magistr
Elvira ARAZLI