산업용 로봇
산업 제조
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센서는 외부 세계에 대한 로봇의 관점입니다. 로봇은 센서를 사용하여 주변에 있는 물체의 기하학적 및 물리적 특징을 이해하고 측정합니다. 로봇, 특히 자율 로봇은 주변 환경을 감지하는 능력이 필요합니다.
내부 및 외부 센서는 일반적으로 사용되는 두 가지 유형의 센서입니다. 로봇 공학의 내부 센서는 무엇보다도 로봇이 어디에 있는지, 얼마나 빨리 가고 있는지, 어떻게 가속되는지와 같은 로봇에 대한 정보를 제공합니다. 로봇 공학의 외부 센서는 유압 로봇 팔과 작업 중인 제품 간의 접촉점과 같은 정보를 포함하여 외부 세계에서 데이터를 수집합니다.
로봇에는 선택할 수 있는 다양한 유형의 센서가 있으며, 여러 센서의 속성과 사용 이유 및 사용 위치에 대해 살펴보겠습니다. 출처:Unsplash
로봇 공학의 광 센서는 빛을 감지하고 전압 차를 생성하는 데 사용됩니다. 로봇 비전 시스템의 컴퓨터 제어 카메라를 통해 로봇은 그에 따라 행동을 보고 조정할 수 있습니다. 포토레지스터와 광전지는 로봇에서 가장 많이 사용되는 광 센서입니다. 광관, 광 트랜지스터, CCD 및 기타 광 센서는 거의 사용되지 않습니다.
포토레지스터 빛의 양에 따라 저항이 변하는 일종의 저항기입니다. 더 많은 빛은 더 적은 저항을 의미하고 더 적은 빛은 더 많은 저항을 의미합니다. 빛에 의존하는 로봇에 간단하게 통합할 수 있습니다.
태양광 태양광 세포는 햇빛을 전기로 바꿉니다. 이는 특히 태양광 로봇을 개발하는 데 유용합니다. 광전지는 에너지원으로 간주될 수 있지만 트랜지스터와 커패시터를 사용하여 센서로 변환될 수도 있습니다.
2D 및 3D Vision:2차원 컴퓨터 비전 이미지는 길이와 너비를 계산하기 위해 크기가 조정되지만 높이는 계산되지 않는 평면입니다. 요소의 위치와 위치는 다양하지만 3차원 비전을 통해 로봇은 보다 효과적으로 처리해야 하는 부품의 방향을 결정할 수 있습니다. 로봇 팔은 조립 중에 3D 비전 시스템에 의해 정밀하게 안내될 수 있으며 로봇 팔은 중요한 조립 검사를 위해 다양한 시야각을 제공할 수 있습니다. 출처:Unsplash
로봇 공학의 사운드 센서는 마이크와 유사한 방식으로 작동하지만 일반적으로 사운드의 진폭을 임계값으로 평가하고 그 결과를 로봇에 보고하는 회로에 연결됩니다. 진폭이 커질수록 노이즈가 커집니다.
이것은 야생 동물을 연구하는 로봇에 유용할 수 있습니다. 시끄러운 소음을 감지하고 추적하는 것은 야생 동물을 찾는 데 사용되는 데이터 포인트 중 하나일 수 있습니다. 사용자가 말하는 명령에 반응하는 음성 인식용 사운드 센서는 더 복잡한 애플리케이션입니다.
기본 로봇은 소리를 듣고 이동하도록 프로그래밍할 수 있습니다. 오른쪽으로 한 번 박수를 치고 왼쪽으로 두 번 박수를 치는 로봇을 생각해 보십시오. 복잡한 로봇에서 동일한 마이크를 사용하여 음성 및 음성 인식을 모두 수행할 수 있습니다. 사운드 센서는 식별 가능한 전압 변화를 생성하기 위해 증폭되어야 하는 매우 작은 전압 차이를 생성하므로 광 센서보다 구현하기가 더 어렵습니다. 출처:Unsplash
로봇 공학의 근접 센서는 물리적 접촉 없이도 가까운 물체를 감지할 수 있습니다. 송신기는 전자파를 옆에 있는 센서로 보내고 수신기는 중단 피드백 신호를 받아 분석합니다. 결과적으로 해당 영역에서 수신된 빛의 양을 활용하여 주변 물체가 있는지 여부를 판단할 수 있습니다. 로봇의 경우 센서는 충돌 회피 접근 방식을 제공합니다.
근접 센서에는 다양한 유형이 있지만 로봇에 일반적으로 사용되는 것은 몇 가지뿐입니다.
적외선(IR) 송수신기 :장애물이 감지되면 IR LED는 IR 수신자가 수신한 빛을 미러링하는 IR 광선을 보냅니다.
초음파 센서 :이 센서는 고주파 음파를 생성하며 녹음된 에코는 물체가 손상되었음을 나타냅니다. 초음파 센서를 사용하여 거리도 측정할 수 있습니다.
감광기 :포토레지스터는 광센서이지만 근접센서로도 사용이 가능합니다. 물체가 센서에 접근하면 빛의 양이 변하여 포토레지스터의 저항이 변경됩니다. 이것은 감지하고 처리할 수 있는 것입니다. 출처:Unsplash
촉각 센서는 물체의 접촉 여부를 판단하는 장치입니다. 촉각 센서를 사용하면 로봇이 바닥을 눌러 어두워지거나 밝아지는 계단 난간 및 조명과 같은 평범한 물체를 "만지고 느낄" 수 있습니다. 이 센서는 애플리케이션을 모니터링하고 환경과 부드럽게 상호 작용하는 데 사용됩니다. 터치 센서와 힘 센서의 두 가지 범주로 나뉩니다.
접촉 센서라고도 하는 로봇 공학의 터치 센서는 센서나 물체의 터치를 감지하고 감지할 수 있는 장치입니다. 마이크로 스위치, 리미트 스위치 및 기타 소형 장치가 자주 사용됩니다. 이러한 센서의 대부분은 로봇이 장애물을 피하기 위해 사용합니다. 이 센서가 장애물을 감지하면 로봇에 역전, 켜기, 켜기, 정지 등의 작업이 주어집니다.
로봇 공학의 힘 센서는 기계 로딩 및 언로딩, 자재 관리 등과 같은 로봇의 다양한 기능과 관련된 힘을 계산하는 데 사용됩니다. 이 센서는 또한 문제 해결을 위한 조립 프로세스를 개선합니다. 힘 토크 센서는 로봇 팔에 조립 작업을 완료하는 느낌을 줍니다. 내부 상태 센서는 엔드 이펙터를 측정하는 데 사용됩니다. 출처:Pinterest
로봇 공학의 온도 센서는 사용되는 환경의 열/온도 변화를 측정합니다. 그것은 온도 변화에 대한 전압 차동 변화의 개념에 대해 작동합니다. 이 전압 변화는 주변 지역의 등가 온도를 제공합니다. 대기 온도, 표면 온도 및 침지 온도는 모두 온도 감지를 위한 응용 프로그램입니다. 출처:Pinterest
로봇 공학의 위치 센서는 로봇의 위치를 추정하는 데 사용됩니다. GPS는 가장 일반적인 위치 센서(Global Positioning System)입니다. 우리 행성을 도는 위성은 신호를 보내고 로봇 수신기에 의해 수신되어 처리됩니다. 분석된 데이터를 사용하여 로봇의 대략적인 위치와 속도를 계산합니다. 가장 일반적인 세 가지 탐색 센서는 다음과 같습니다.
GPS(Global Positioning System)는 가장 널리 사용되는 위치 센서입니다. 우리 행성을 도는 인공위성은 신호를 보내고 로봇의 수신기가 신호를 포착하여 처리합니다. 처리된 데이터는 로봇의 대략적인 위치와 속도를 계산하는 데 사용할 수 있습니다.
이 GPS 시스템은 야외에서 로봇에 매우 유용하지만 실내에서는 비효율적입니다. 지금 가격도 조금 비싸지만 가격이 떨어지면 대부분의 로봇에 GPS 모듈이 장착된 것을 곧 보게 될 것입니다.
휴대용 자기 나침반과 유사한 디지털 자기 나침반은 방향 측정을 생성하기 위해 지구의 자기장을 사용하여 로봇을 목표에 도달하기 위한 적절한 방향으로 안내합니다. 이러한 센서는 GPS 모듈보다 저렴하지만 위치 피드백과 탐색이 모두 필요한 경우 GPS 모듈과 함께 나침반을 사용해야 합니다.
복잡한 환경에서 로봇의 위치를 자율적으로 결정하는 작업을 로컬라이제이션이라고 합니다. 의도적으로 배치되거나 자연적인 랜드마크가 될 수 있는 랜드마크라고 하는 외부 요소는 위치를 결정하는 데 사용됩니다. 첫 번째 단계에서 로봇 주변에 인공 마커 또는 비콘을 배치하고 로봇의 센서가 이러한 신호를 기록하여 정확한 위치를 식별합니다. 출처:Pinterest
로봇의 가속도 센서는 로봇의 가속도와 기울기를 측정하는 장치입니다. 가속도계는 두 가지 유형의 힘의 영향을 받습니다.
정적 힘 – 두 물체 사이에 존재하는 힘. 우리는 중력을 감지하여 로봇이 얼마나 기울어지는지를 결정할 수 있습니다. 이 매개변수는 로봇의 균형을 맞추거나 로봇이 오르막인지 내리막인지 평가하는 데 유용합니다.
Dynamic Force – 물체를 움직여야 하는 속도. 로봇이 이동하는 속도/속도는 가속도계로 동적 힘을 측정하여 결정됩니다. 출처:Unsplash
상상할 수 있는 거의 모든 것을 감지할 수 있는 수백 개의 센서가 현재 사용 가능하며, 모두 나열하는 것은 거의 어렵습니다. 위에 나열된 센서 외에도 특정 응용 프로그램에 사용되는 다양한 다른 센서가 있습니다. 다음 조건을 고려하십시오.
습도 센서는 공기 중 수분의 양을 결정하는 데 사용됩니다. 수분 함량
가스 센서는 특정 가스를 감지하도록 만들어졌습니다.
전위차계는 매우 다재다능하며 다양한 응용 분야에서 활용될 수 있습니다.
자기장 센서는 센서를 둘러싸고 있는 자기장의 강도를 측정합니다.
몇 개의 포토레지스트 또는 적외선 센서를 사용하여 간단한 장애물 회피 로봇을 만들 수 있습니다. 로봇이 복잡할수록 더 많은 센서를 갖게 됩니다. 단일 작업에 여러 센서를 사용해야 할 수도 있고 단일 센서로 여러 작업을 수행할 수도 있습니다.
사용 가능한 여러 센서 중 하나를 사용하여 작업을 완료할 수 있습니다. 가용성, 경제성 및 사용 편의성을 기준으로 이상적인 센서를 선택하십시오. 그러나 제조업체에서 센서를 부착한 로봇 팔을 구입할 수도 있습니다. 이렇게 하면 서로 독립적으로 구입하는 비용을 이상적으로 절약할 수 있습니다.
목차
광 센서
사운드 센서
근접 센서
촉각 센서
터치 센서
힘 센서
온도 센서
내비게이션 및 포지셔닝 센서
GPS
디지털 자기 나침반
현지화
가속도 센서
기타 로봇 센서
결론
산업용 로봇
로봇은 공장 라인의 생산성을 향상시키기 위해 수십 년 동안 제조 산업에서 사용되었습니다. 이러한 로봇은 애플리케이션 자체나 수행 위치로 인해 인간이 수행하기에는 너무 위험한 애플리케이션을 매일 수행하고 있습니다. 이런 식으로 산업용 로봇은 인간이 안전하게 갈 수 없는 곳이라면 어디든 갈 수 있는 연구용 로봇과 공통점이 있습니다. 산업 환경이 아닌 곳에서 생산 문제를 해결하는 새로운 방법을 연구할 수 있도록 과학자들과 함께 전 세계를 여행하는 연구 로봇이 있습니다. 이 로봇은 개발 중입니다. 한 가지 예는 연구원들이 들판에 씨앗을
매년 전 세계의 사람들이 상금이나 상을 받을 뿐만 아니라 로봇 공학 연구를 더욱 발전시키기 위한 방법으로 다양한 로봇 대회에 참가합니다. 이러한 경쟁은 로봇이 공상과학 소설에만 존재했던 영역인 국내 및 서비스 산업을 포함하여 여러 새로운 산업에 로봇 공학을 도입했습니다. 이러한 로봇 대회의 대부분은 중학생, 고등학생 및 대학생을 대상으로 개최됩니다. 더 큰 대회 중 하나인 FIRST(For Inspiration and Recognition of Science and Technology) Robotics Competition은 19