Sensores Robot

SENSORES EN ROBTICA

Sandra Isabel Vargas L.

De forma similar a los seres vivos, lossensores facilitan la informacinnecesaria para que los robotsinterpreten el mundo real. Todo robotdebe tener al menos un sensor con elque interactuar. La mayora de lossistemas robticos incluyen al menossensores de obstculos y algn sensorde guiado por infrarrojos o ultrasonidos.

SENSORES Y TRANSDUCTORES

Transductor es un dispositivo quetransforma un tipo de variable fisica enotro, por lo general a variable electrica.

Se clasifican en analogos y digitales.

CARACTERISTICAS DESEABLES DE LOS SENSORES

Exactitud: tan alta como sea posible

Precisin: poca dispersin en una serie de valores.

Rango de funcionamiento

Velocidad de respuesta.

Calibracin: debe ser fcil de calibrar

Fiabilidad

Coste y facilidad de funcionamiento

Para conseguir que un robot realice sutarea con la adecuada precisin,velocidad e inteligencia, es preciso quetenga conocimiento de su propio estadocomo del estado de su entorno.

La informacin relacionada con suestado la consigue mediante sensoresinternos, mientras que la que se refiereal estado de su entorno la adquiere conlos sensores externos.

Tipos de sensores internos

Presencia

Velocidad: Tacogeneratriz

Inductivo

Capacitivo

Efecto Hall

Optico

Ultrasonico

Contacto

Tipos de sensores internos

Posicion Analogos

Digitales

Velocidad: Tacogeneratriz

Potenciometros

Resolver

Sincro

Inductosyn

Encoders absolutos

Encoders incrementales

Regla ptica

SENSORES DE POSICION

Para el control de posicion angular se emplean encoders y resolvers. Los potenciometros se emplean pocas veces por sus bajas prestaciones.

ENCODERS (CODIFICADORES

ANGULARES DE POSICION)

Constan de un disco transparente con unaserie de marcas opacas colocadasradialmente y equidistantes entre si, de unsistema de iluminacin y un elementofotoreceptor. El eje cuya posicin se quieremedir va acoplado al disco transparente,cuando el eje gire se generan pulsos ycontando estos pulsos es posible conocer laposicin del eje.



otras marcas para determinar en quesentido se esta girando. Adems se debedisponer de una marca especial queindique que se ha dado la vueltacompleta y que debe empezarse denuevo la cuenta.

Pueden presentar problemas mecnicos,debido a la contaminacin ambiental.



CAPTADORES ANGULARES DE POSICION (SINCRO- RESOLVERS)

Captadores analgicos, se basan en lautilizacin de una bobina solidaria al ejeexcitada por una portadora, generalmentede 400 Hz, y por dos bobinas fijas situadasa su alrededor.

El giro de la bobina hace que elacoplamiento de las bobinas vare,consiguiendo que la seal resultante deestas dependa del seno del ngulo de giro


La bobina movil excitada con tensin

V sen wt y girada a un angulo induce enlas bobinas fijas situadas en cuadratura lassiguientes tensiones:

V1= V sen

V2= V cos


Los sincros son anlogos a los anterioresexcepto que las bobinas fijas forman unsistema trifasico en estrella. Para un giro de la bobina mvil excitada con tensinV senwt, se obtienen las siguientestensiones en el estator:

V13=1.71V cos (wt)sen

V32=1.71V cos (wt)sen(+120)

V13=1.71V cos (wt)sen(+240)


Para poder trabajar la informacinobtenida es necesario pasarla a digitalmediante los conversores resolver/digital(R/D).

Ventajas: robustez, inmunidad a lacontaminacin, humedad, altastemperaturas y vibraciones.

COMPARACION ENTRE SENSORES DE POSICION ANGULAR

Robustez

mecanica

Rango

dinamico

Resolucion Estabilidad

termica

Encoder Mala Medio Buena Buena

Resolver Buena Bueno Buena Buena

Potencio

metro

Regular malo Mala Mala

SENSORES LINEALES DE POSICIONLVDT E INDUCTOSYN

LVDT: transformador diferencial de variacinlineal. Buena resolucin, poco rozamiento yalta repetibilidad, alta linealidad, gransensibilidad y respuesta dinmica elevada.

Consiste en un ncleo unido al eje cuyomovimiento se quiere medir. Este ncleo semueve linealmente entre un devanadoprimario y dos secundarios, haciendo que elmovimiento vare la inductancia entre ellos.

Reglas opticas : equivalentes a loscodificadores opticos angulares.

Reglas magneticas o Inductosyn: similaral resolver con la diferencia de que elrotor se desliza linelamente sobre elestator.


El estator se encuentra excitado por un V conocido que induce en el rotor dependiendo su posicion una tensin:

Vs = k Vcos (2 x/p)

x y p son distancias


SENSORES DE VELOCIDAD

Normalmente se utiliza untacogeneratriz (tacmetro) queproporciona una tensin proporcional ala velocidad de giro del eje. (valorestpicos pueden ser 10 mv por rpm.)

Otra manera es calcular la velocidadderivando la informacin obtenida en laposicin.

SENSORES DE PRESENCIA

Puede hacerse con o sin contacto con elobjeto. En el caso de sensar concontacto se utiliza por lo generalinterruptores actuado mecnicamentemediante un vstago u otro dispositivo.

Los detectores de presencia se usancomo auxiliares de los detectores deposicin, para indicar los limites demovimiento de las articulaciones.

Los detectores inductivos permiten detectarla presencia o contar el nmero de objetosmetlicos sin necesidad de contacto.

Los detectores capacitivos utilizan el mismoprincipio y en este caso los objetos a detectarno necesariamente son metlicos.

Sensores basados en el efecto Hall detectanla presencia de objetos ferromagneticos.


Captadores pticos detectan la reflexin del rayo de luz procedente del emisor sobre el objeto.


SENSORES DE PRESENCIAde contacto

SENSORES EXTERNOS

Sensores tactiles

Sensores de proximidad y alcance

Sistemas de visin de maquina

Otros sensores

SENSORES TACTILES

Sensores de contacto y de fuerza. Lossensores de contacto proporcionan unaseal de salida binaria que indica si se haestablecido o no contacto con la pieza.Los sensores de fuerza o de esfuerzosindican no solo el contacto si no quetambin determinan la magnitud de lafuerza de contacto entre los objetos

Sensores de proximidad y alcance

Opticos

Corrientes parsitas y campos magnticos

Sensores acsticos

Sensores varios

Termopares

termistores

Pirometros

Calibrador de tensin

Transductores de presin

Acelerometros piezoelctricos

Potenciometros

Ohmetros

Sensores varios

Microinterruptor

LVDT

Sensor de infrarojos

Interruptores de vacio

Sensores de voz etc.

EJEMPLOS DE ALGUNOS SENSORES

TPA81 es unsensor trmicocapaz de medir latemperatura de unobjeto a distancia

65,99-

Esta formado por una matriz de 8 sensorescolocados linealmente de forma que puedemedir 8 puntos adyacentes simultneamente. Adiferencia de los sensores pir utilizados ensistemas de alarmas y detectores paraencender luces, el sensor trmico no necesitaque haya movimiento para detectar el calor.

Se le puede conectar un servo estndar que escontrolado por el propio sensor para hacer unbarrido y tomar 32 mediciones diferentes,obteniendose un mapa trmico de 180 grados.El TPA81 es capaz de detectar una vela a 2metros, no le afecta la luz ambiental.

GP2D02

sensor medidor dedistancias porinfrarrojos con un rangode trabajo de 10 a 80cm, con un consumomnimo cuando esta enreposo.

26,08-

El sensor utiliza solo una lnea deentrada y otra de salida paracomunicarse con el procesador. Suutilizacin es tan sencilla comomandar un pulso bajo en la entradade control, esperar 28 -56 MS y leerel estado 1, (no deteccin), o 0(deteccin) de la lnea de salida parasaber si se ha detectado un objetodentro del rango ajustado.

El Sharp GP2D12

sensor medidor dedistancias porinfrarrojos que indicamediante una salidaanalgica la distanciamedida.

15,82-

SRF04

sensor de distanciaspor ultrasonidos capazde detectar objetos ycalcular la distancia ala que se encuentraen un rango de 3 a300 cm

22,97-

S320140 El sensor pir detector de

movimientos por infrarrojosresulta muy adecuado para suempleo en robots, gracias asu pequeo tamao y bajoconsumo. El sensor incluyeuna lente tipo fresnel deplstico que le proporciona unalcance de 5 metros y unngulo de deteccin de 60 .

16,77-

S320150

Sensor de vibracin sin mercurio diseado para la deteccin del movimiento y la vibracin.. El sensor reacciona cuando es desequilibrado por un impacto o vibracin, produciendo un breve cambio de estado (pasa de abierto a cerrado o viceversa)

7,28-

Aplicacin CNY70

Sensor infrarojo formados por un emisor y un receptor de

infrarrojos, de manera cuando hay unasuperficie clara en frente del sensor, la luzemitida se reflejar y ser detectada por elreceptor de infrarrojos, y cuando se trate deuna superficie oscura, sta absorber la luz yno llegar luz al receptor.

Utilizados para seguir una linea negra

Conexin sensor

4 sensores, dos OR, de manera que a efectoslgicos es equivalente a tener 2 sensores con unmayor rango de visin, y de esta manera sermenos probable perder de vista la lnea negra.Si los dos sensores ven negro, los dos motoresgiran hacia delante. Si un sensor ve blanco y elotro negro, un motor se mover hacia adelante yel otro permanecer parado

Si los dos sensores ven blanco, un motor girarhacia delante y el otro hacia atrs. El robot girarsobre su propio eje y, si no se ha separadomucho de la lnea, la volver a encontrar. Noesconveniente situar los sensores cerca del eje degiro del robot.

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