Yaygın gerilim sensörleri robotik sistemleri nasıl geliştirir?

İçerik Menüsü

● Subminatür gerginlik sensörlerinin temel özellikleri

● Robotik sistemlerde uygulamalar

● Vaka çalışması: Yumuşak robotik kollarda görme tabanlı algılama

● Entegrasyondaki zorluklar

● Gelecek Eğilimler

● Çözüm

● SSS

>> 1. Yaygın gerginlik sensörleri robotik güvenliği nasıl geliştirir?

>> 2. Bu sensörler hangi çıkış sinyallerini destekler?

>> 3. Yüksek sıcaklık ortamlarında çalışabilirler mi?

>> 4. Kalibrasyon ne sıklıkla yapılmalıdır?

>> 5. Bu sensörler sualtı robotları için uygun mu?

● Alıntılar:

Robotik sistemler, hassas kontrol, uyarlanabilirlik ve insan benzeri el becerisini sağlayan algılama teknolojilerindeki gelişmelerden kaynaklanan önemli ölçüde gelişmiştir. Bu yenilikler arasında, Yaygın gerilim sensörleri , özellikle kompakt form faktörleri, yüksek doğruluk ve gerçek zamanlı geri bildirim gerektiren uygulamalarda kritik bileşenler olarak ortaya çıkmıştır. Bu sensörler, kablolar, kablolar veya robotik eklemlerdeki gerilme kuvvetlerini ölçerek, hassas nesne manipülasyonundan insansı robotlarda dengeyi korumaya kadar görevler için gerekli veriler sağlar. Bu makale, modern robotikler üzerindeki tasarımlarını, uygulamalarını ve dönüştürücü etkilerini araştırmaktadır.

Subminatür gerginlik sensörlerinin temel özellikleri

1. kompakt boyut ve yüksek hassasiyet

Futek'in QLA414 nano sensörü (4mm x 5mm) ve Omega'nın LCKD serisi (0.5 oz) gibi subiniatür gerginlik sensörleri, performanstan ödün vermeden sıkı alanlara entegrasyon için tasarlanmıştır. Küçük ayak izleri, robotik parmak uçlarına, eklemlere veya aktüatörlere gömülmesine izin vererek, ±%0.25'e kadar doğruluklarla 1 kg kadar düşük kuvvet ölçümlerini sağlar [2] [5].

2. Sert ortamlarda dayanıklılık

Paslanmaz çelik veya gelişmiş polimerlerden inşa edilen bu sensörler aşırı sıcaklıklara (-54 ° C ila 121 ° C), neme ve mekanik strese dayanır. Örneğin, yıldız teknolojisinin VLU850, dış mekan veya endüstriyel ayarlar için ideal olan IP67 derecelendirmelerine sahip kaynaklı paslanmaz bir çelik gövdeye sahiptir [7].

3. Multimodal çıkış seçenekleri

MMS-101 6 eksenli kuvvet tork sensörü (YouTube Video 1) gibi sensörler analog (0-10V) veya dijital (SPI, USB) çıkışları sağlar ve kontrol sistemleriyle entegrasyonu kolaylaştırır. Bu çok yönlülük, robotik kollarda veya kavrayıcılarda gerçek zamanlı ayarlamaları desteklemektedir [4] [6].

4. Hızlı tepki süreleri

Yüksek doğal frekanslar (örneğin, QLA414'te 98 kHz), çarpışma önleme veya uyarlanabilir kavrama gibi dinamik görevler için kritik olan kuvvet değişikliklerinin hızlı bir şekilde tespitini sağlar [2] [7].

Robotik sistemlerde uygulamalar

İnsansı robotik

- Parmak ucu el becerisi: QLA414 sensörü, parmak tendonlarındaki gerginliği ölçer, bu da insansı robotların yumurta veya cam gibi kırılgan nesneleri kullanırken kavrama mukavemetini ayarlamasını sağlar [2].

- Bacak stabilitesi: Futek'in LCM serisi, yürüyüş veya tırmanma sırasında tibial kuvvetleri izler ve düşmeleri önlemek için denge sistemlerine geri bildirim sağlar [2].

Cerrahi ve yumuşak robotik

- Diktik Geribildirim: VLU850 gibi cerrahi robotlardaki subiniatür sensörler, doku direncini cerrahlar için dokunsal geri bildirime çevirerek minimal invaziv prosedürlerde hassasiyeti artırır [7].

- Yumuşak kavrayışlar: Yumuşak robotik aktüatörlere gömülü sensörler (Şekil 1) kapalı döngü kontrolünü etkinleştirerek, kavrayıcıların nesne dokusuna veya ağırlığına göre basıncı ayarlamasına izin verir [1] [3].

Endüstriyel otomasyon

- Tel gerilim kontrolü: Kablo üretiminde, FSW serisi gibi sensörler, tütkükleme sırasında tutarlı gerginlik sağlar, kırılmaları ve kusurları azaltır [6].

- İşbirlikçi robotlar (Cobots): Cobot bileklerindeki kuvvet-torque sensörleri çarpışmaları tespit eder ve işçi güvenliğini sağlamak için hareketleri ayarlar [4].

Vaka çalışması: Yumuşak robotik kollarda görme tabanlı algılama

Şişirilebilir körük aktüatörleri kullanan yumuşak bir robot kolu (Şekil 2), kapalı döngü kontrolü elde etmek için iç kameraları ve subininatür gerilim sensörlerini entegre eder. Sensörler aktüatör uzamasını ölçerken, evrişimsel sinir ağları kol oryantasyonunu tahmin etmek için görsel verileri işler. Bu hibrit yaklaşım konumsal hataları <1 ° 'ye düşürerek yapılandırılmamış ortamlarda hassas malzeme kullanımını sağlar [3].

Entegrasyondaki zorluklar

1. Kalibrasyon karmaşıklığı

Sensörler, özellikle sıcaklık dalgalanmalarına veya mekanik şoklara maruz kaldıktan sonra doğruluğu korumak için sık sık yeniden kalibrasyon gerektirir. LCKD serisinde görüldüğü gibi otomatik kalibrasyon protokolleri bu işlemi basitleştirin [5] [6].

2. Sinyal paraziti

Endüstriyel ayarlarda elektromanyetik gürültü sensör çıkışlarını bozabilir. VLC856'da kullanılan koruma ve dijital filtreleme, bu sorunu azaltın [7].

3. Güç kısıtlamaları

Minyatürleştirilmiş sensörler genellikle düşük voltaj (5V DC) üzerinde çalışır ve pille çalışan robotlar için enerji tasarruflu tasarımlar gerektirir [5] [7].

Gelecek Eğilimler

1. IoT özellikli sensörler

IoT platformlarıyla entegrasyon, robotik filoların gerçek zamanlı izlenmesini, öngörücü bakım ve veri odaklı optimizasyonu sağlayacaktır [6] [8].

2. AI güdümlü kuvvet adaptasyonu

Makine öğrenimi algoritmaları, malzeme özelliklerini (örneğin sertlik, esneklik) tahmin etmek ve kavrama stratejilerini özerk bir şekilde ayarlamak için sensör verilerinden yararlanacaktır [1] [8].

3. Gelişmiş malzemeler

Grafen bazlı gerinim göstergeleri ve kendini iyileştiren polimerler, yeni nesil sensörler için daha yüksek duyarlılık ve dayanıklılık vaat eder [7] [8].

Çözüm

Subminatür gerginlik sensörleri, robotik sistemlerin ilerlemesinde vazgeçilmezdir, eşsiz hassasiyet, kompaktlık ve uyarlanabilirlik sunar. İnsansı ellerin el becerisini arttırmaktan, endüstriyel kobotlarda güvenliği sağlamaya kadar, bu sensörler mekanik performans ve akıllı kontrol arasındaki boşluğu kapatır. IoT ve AI gibi teknolojiler olgunlaştıkça, tamamen otonom, duyarlı robotların sağlanmasındaki rolleri sadece genişleyecektir.

SSS

1. Yaygın gerginlik sensörleri robotik güvenliği nasıl geliştirir?

Çarpışmaları ve aşırı yükleri gerçek zamanlı olarak tespit ederler, hasarı önlemek için acil durakları veya kuvvet ayarlarını tetiklerler [2] [4].

2. Bu sensörler hangi çıkış sinyallerini destekler?

Yaygın seçenekler arasında çeşitli kontrol sistemleri ile uyumluluk için analog (0-10V, 4-20 Ma) ve dijital (SPI, USB, RS-485) bulunur [5] [6].

3. Yüksek sıcaklık ortamlarında çalışabilirler mi?

Evet, VLU850 gibi modeller 250 ° F'ye kadar güvenilir bir şekilde işlev görerek onları havacılık veya metalurji için uygun hale getirir [7].

4. Kalibrasyon ne sıklıkla yapılmalıdır?

Yıllık yeniden kalibrasyon önerilir, ancak sert koşullar üç aylık kontroller gerektirebilir [6] [8].

5. Bu sensörler sualtı robotları için uygun mu?

LCM Serisi gibi IP67/IP68 dereceli sensörler, subserion'a dayanır ve deniz keşiflerinde kullanılır [2] [5].

Alıntılar:

[1] https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c04089

[2] https://www.futek.com/applications/sensors-for-humanoid-robots

[3] https://www.frontiersin.org/journals/robotics-and-ai/articles/10.3389/frobt.2021.630935/full

[4] https://www.youtube.com/watch?v=d-zvbr-oy-s

[5] https://www.dwyeromega.com/en-us/subminiature-button-compression-load-cell/p/lckd

[6] https://www.fibossensor.com/what-are-the-key-features-to-wor-in-an-an-em-wir-s-s-s-sensor.html

[7] https://www.stellartech.com/product-category/subminiature-load-cells/

[8] https://www.fibossensor.com/what-is-ceense-sensor.html

[9] https://www.mdpi.com/1424-8220/24/10/3156

[10] https://www.a-tech.ca/product/series/2430/pst860_sub-miniature_presure_sensor/

[11] https://eprints.whiterose.ac.uk/213112/

[12] https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1155/2015/846487

[13] https://sea.omega.com/tw/pptst/lcm201.html

[14] https://www.made-in-china.com/showroom/510221/product-detailixsjalyyjtrl/china-subminiature-sensor.html

[15] https://www.linkedin.com/advice/1/how-can-yal--presür-sensors--revent-robot-collidsions-8g9nc

[16] https://www.futek.com/miniature-load-cells

[17] https://www.althensors.com/sensors/presure-sensors/miniature-press-sensors/

[18] https://www.mdpi.com/2079-4991/11/5/1320

[19] https://www.stellartech.com/subminiature-mension-compression-load-cells/

[20] https://www.flintec.com/weight-sensors/load-cells/micro

[21] https://www.microstrain.com/blog/sensors-merproving-robot-precision-for-Better-pormance-in-inymamic-environments

[22] https://www.omega.co.uk/pptst/lc201.html

[23] https://www.wevolver.com/article/sensors-in-robotics

[24] https://spj.science.org/doi/10.34133/cbsystems.0105

[25] https://www.stellartech.com/product/subminiature-deens-and-cpression-load-scell-series-vlu850/

[26] https://www.scientientirect.com/topics/engineering/robotic-sensor

[27] https://www.scientientirect.com/science/article/abs/pii/s0924424717309317

[28] https://www.omegaengineering.cn/pptst_eng/lc201.html

[29] https://www.hans-schmidt.com/en/produukt-details/tension-sansor-mazf-mbzf/

[30] https://www.frontiersin.org/journals/robotics-and-ai/articles/10.3389/frobt.2024.1224216/full

[31] https://www.futek.com/store/load-cells/load-button/subminiature-load-button-llb130/fsh03769

[32] https://www.futek.com/search/fsh03880

[33] https://www.scientiendirect.com/science/article/pii/s0 14163592400 0515

[34] https://www.mdpi.com/1424-8220/21/16/5392

[35] https://www.burster.com/en/sensors

[36] https://www.futek.com/applications/robotic-tactile-sensing

[37] https://www.efe-sensor.com/product/pst860/

[38] https://www.pcb.com/resources/faq/force-faq

[39] https://www.rhopointcomponents.com/faqs/presure-sensor-customisation/

[40] https://www.a-tech.ca/product/series/2421/pst100_sub-miniature_presure_sensor/

[41] https://www.pcb.com/resources/faq

[42] https://acroname.com/blog/sensors-robotics-5-common-types-0

[43] https://www.burster.com/en/load-cells/p/detail/8417

[44] https://core-sensors.com/faq/

[45] https://digitaldefynd.com/iq/robotics-technisian-interview-questions/

[46] https://www.futek.com/store/oem-sensors-and-intruments/load-button/subminiature-load-button-llb130

[47] https://www.nature.com/articles/s41467-024-55771-0

[48] ​​https://www.nature.com/articles/s41528-023-00255-2

[49] https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c04089

[50] https://www.youtube.com/watch?v=9qc7xssipau

[51] https://www.valcom.co.jp/english/product/dp/vss35/

[52] https://www.reddit.com/r/robotics/comments/1bkpjm6/limitations_of_robotic_sensing/

[53] https://switches-sensors.zf.com/products/subminiature-dc/