Sensor Robotika Dijelaskan: Jenis, Fungsi dan Aplikasi
Sensor adalah pandangan robot terhadap dunia luar. Robot menggunakan sensor untuk memahami dan mengukur fitur geometris dan fisik objek di sekitar mereka. Robot, terutama robot otonom, memerlukan kemampuan untuk merasakan lingkungan sekitar.
Sensor internal dan eksternal adalah dua jenis sensor yang umum digunakan. Sensor internal dalam robotika memberikan informasi tentang robot, seperti di mana ia berada, seberapa cepat ia bergerak, dan bagaimana ia mempercepat, di antaranya. Sensor eksternal dalam robotika mengumpulkan data dari dunia luar termasuk informasi seperti titik kontak antara lengan robot hidrolik dan produk yang sedang dikerjakannya.
Ada berbagai jenis sensor dalam robotika untuk dipilih, dan kita akan membahas properti sejumlah dari mereka, serta mengapa dan di mana mereka digunakan.
Sensor Cahaya
Sumber: Unsplash
Sensor cahaya dalam robotika digunakan untuk mendeteksi cahaya dan menciptakan beda tegangan. Kamera yang dikontrol komputer dalam sistem visi robot memungkinkan robot untuk melihat dan menyesuaikan tindakan sesuai. Fotoresistansi dan Sel Fotovoltaik adalah dua sensor cahaya yang paling banyak digunakan dalam robot. Fototub, fototransistor, CCD, dan sensor cahaya lain jarang digunakan.
Fotoresistansi adalah jenis resistor yang resistansinya berubah seiring dengan jumlah cahaya yang menyinarinya; lebih banyak cahaya berarti resistansi lebih rendah, dan kurang cahaya berarti resistansi lebih tinggi. Mereka mudah diintegrasikan ke dalam robotika yang bergantung pada cahaya.
Sel Fotovoltaik surya mengubah sinar matahari menjadi listrik. Ini sangat berguna untuk mengembangkan robot surya. Sementara sel fotovoltaik dapat dianggap sebagai sumber energi, juga dapat diubah menjadi sensor dengan menggunakan transistor dan kapasitor.
2D & 3D Visi: Gambar visi komputer dua dimensi datar, diskalakan untuk menghitung panjang dan lebar tetapi tidak tinggi. Meski lokasi dan posisi elemen bervariasi, visi tiga dimensi memungkinkan robot untuk menentukan orientasi bagian yang harus ditangani secara lebih efektif. Lengan robot dapat dipandu dengan presisi oleh sistem visi 3D selama perakitan, dan lengan robot dapat memberikan berbagai sudut pandang untuk pemeriksaan perakitan yang penting.
Sensor Suara
Sumber: Unsplash
Sensor suara dalam robotika bekerja dengan cara yang mirip dengan mikrofon, tetapi biasanya terhubung ke rangkaian yang menilai amplitudo suara terhadap nilai ambang dan melaporkan hasilnya ke robot. Kebisingan semakin keras seiring bertambahnya amplitudo.
Ini dapat berguna untuk robot yang mempelajari liar; mendeteksi dan mengikuti kebisingan keras dapat menjadi salah satu titik data yang digunakan untuk menemukan liar. Sensor suara untuk pengenalan suara, yang merespons perintah yang diucapkan oleh pengguna, adalah aplikasi yang lebih rumit.
Robot dasar dapat diprogram untuk bepergian dengan mendengarkan suara. Pertimbangkan robot yang membuat satu tepukan ke kanan dan dua tepukan ke kiri. Pengenalan ucapan dan suara dapat dilakukan dengan menggunakan mikrofon yang sama dalam robot yang kompleks. Sensor suara lebih sulit diimplementasikan daripada sensor cahaya karena menghasilkan beda tegangan yang sangat kecil yang harus difungsikan untuk menghasilkan perubahan tegangan yang dapat dideteksi.
Sensor Dekat
Sumber: Unsplash
Sensor dekat dalam robotika dapat mendeteksi objek di dekat tanpa memerlukan sentuhan fisik. Pemancar mengirim radiasi elektromagnetik ke sensor di dekatnya, dan penerima menerima dan menganalisis sinyal umpan balik gangguan. Akibatnya, jumlah cahaya yang diterima di area dapat digunakan untuk menentukan apakah objek tetangga ada atau tidak. Untuk robot, sensor memberikan pendekatan penghindaran tabrakan.
Ada banyak jenis sensor dekat, tetapi hanya beberapa yang umum digunakan dalam robot.
Transceiver Inframerah (IR): Sekilas setelah halangan terdeteksi, LED IR mengirim sinar cahaya IR yang mencerminkan cahaya yang diterima oleh penerima IR.
Sensor Ultrasuara: Sensor ini menghasilkan gelombang suara frekuensi tinggi, dan gema yang direkam menunjukkan bahwa objek telah terganggu. Sensor ultrasuara juga dapat digunakan untuk mengukur jarak.
Fotoresistansi: Meskipun fotoresistansi adalah sensor cahaya, juga dapat digunakan sebagai sensor dekat. Ketika objek mendekati sensor, jumlah cahaya berubah, menyebabkan resistansi Fotoresistansi berubah. Ini adalah sesuatu yang dapat dideteksi dan ditangani.
Sensor Sentuh
Sumber: Unsplash
Sensor sentuh adalah perangkat yang menentukan apakah objek sedang bersentuhan. Sensor sentuh memungkinkan robot untuk "menyentuh dan merasakan" objek sehari-hari seperti rel tangga dan lampu yang redup atau terang dengan menekan dasar. Sensor ini digunakan untuk memantau aplikasi dan berinteraksi dengan lingkungan dengan lembut. Ini dibagi menjadi dua kategori: Sensor Sentuh dan Sensor Gaya.
Sensor Sentuh (Touch Sensors)
Sensor Sentuh dalam robotika, juga dikenal sebagai sensor kontak, adalah perangkat yang dapat mendeteksi dan merasakan sentuhan sensor atau objek. Mikro-switch, limit switch, dan perangkat kecil lainnya sering digunakan. Mayoritas sensor ini digunakan oleh robot untuk menghindari halangan. Ketika sensor ini mendeteksi halangan, robot diberikan tugas yang dapat dibalikkan, diputar, dihidupkan, dihentikan, dan sebagainya.
Sensor Gaya (Force Sensors)
Sensor gaya dalam robotika digunakan untuk menghitung gaya yang terlibat dalam berbagai fungsi robot, seperti pemuatan dan pengosongan mesin, manajemen material, dan sebagainya. Sensor ini juga akan meningkatkan proses perakitan untuk troubleshooting. Sensor gaya momen memberikan lengan robot rasa menyelesaikan tugas perakitan; sensor kondisi internal digunakan untuk mengukur end effector.
Sensor Suhu
Sumber: Pinterest
Sensor suhu dalam robotika mengukur perubahan panas/suhu di lingkungan tempat digunakan. Ini bekerja pada konsep perubahan beda tegangan untuk perubahan suhu; perubahan tegangan ini memberikan suhu setara dari area sekitar. Suhu udara, suhu permukaan, dan suhu rendaman adalah semua aplikasi untuk pengukuran suhu.
Sensor Navigasi dan Posisi
Sumber: Pinterest
Sensor posisi dalam robotika digunakan untuk memperkirakan posisi robot. GPS adalah sensor posisi yang paling umum (Sistem Posisi Global). Satelit yang mengorbit planet kita mengirimkan sinyal, yang ditangkap dan diproses oleh penerima robot. Hitung posisi dan kecepatan mendekati robot menggunakan data yang dianalisis. Tiga sensor navigasi yang paling umum meliputi;
GPS
Sistem Posisi Global (GPS) adalah sensor posisi yang paling banyak digunakan. Satelit yang mengorbit planet kita mengirimkan sinyal, yang ditangkap dan diproses oleh penerima robot. Data yang diproses dapat digunakan untuk menghitung posisi dan kecepatan mendekati robot.
Sistem GPS ini sangat berguna untuk robot di luar ruangan, tetapi tidak efektif di dalam ruangan. Mereka juga sedikit mahal saat ini, tetapi jika harganya turun, segera Anda akan melihat sebagian besar robot dilengkapi dengan modul GPS.
Kompas Magnetik Digital
Mirip dengan kompas magnetik portabel, Kompas Magnetik Digital menggunakan medan magnetik bumi untuk menghasilkan pengukuran arah, memandu robot Anda dalam arah yang tepat untuk mencapai sasaran. Sensor ini lebih murah daripada modul GPS, namun jika Anda perlu umpan balik posisi dan navigasi, kompas harus digunakan bersama dengan modul GPS.
Lokalisasi
Tugas untuk secara otonom menentukan lokasi robot dalam lingkungan yang kompleks dikenal sebagai lokalisasi. Elemen eksternal yang disebut landmark, yang dapat berupa landmark yang disengaja atau landmark alami, digunakan untuk menentukan lokasi. Markers buatan atau beacon ditempatkan di sekitar robot dalam fase pertama, dan sensor robot mencatat sinyal-sinyal ini untuk mengidentifikasi lokasi tepatnya.
Sensor Akselerasi
Sumber: Pinterest
Sensor akselerasi dalam robotika adalah perangkat yang mengukur akselerasi dan kemiringan robot. Akselerometer dipengaruhi oleh dua jenis gaya:
Gaya Statis – gaya yang ada antara dua objek apa pun. Kita dapat menentukan seberapa besar robot miring dengan mendeteksi gravitasi. Parameter ini berguna untuk robot penyeimbang atau menilai apakah robot sedang naik atau turun bukit.
Gaya Dinamis – kecepatan di mana sebuah objek harus dipindahkan. Kecepatan di mana robot berjalan ditentukan dengan mengukur gaya dinamis dengan akselerometer.
Sensor Robotika Lainnya
Sumber: Unsplash
Ada ratusan sensor yang tersedia sekarang yang dapat merasakan hampir apa pun yang bisa Anda bayangkan, dan hampir mustahil untuk mencantumkan semuanya. Selain yang disebutkan di atas, ada berbagai sensor lain yang digunakan untuk aplikasi spesifik. Pertimbangkan kondisi berikut:
Sensor Kelembaban digunakan untuk menentukan jumlah kelembaban di udara. Kandungan kelembaban
Sensor Gas dibuat untuk mendeteksi gas tertentu.
Potensiometer sangat serbaguna dan dapat digunakan dalam berbagai aplikasi.
Sensor Medan Magnet mengukur kekuatan medan magnet yang melingkarinya
Kesimpulan
Beberapa fotoresistansi atau sensor inframerah dapat digunakan untuk membuat robot penghindaran halangan sederhana. Semakin kompleks robot Anda, semakin banyak sensor yang akan dimilikinya. Sebuah operasi mungkin memerlukan penggunaan banyak sensor, atau beberapa pekerjaan dapat diselesaikan dengan satu sensor.
Terkadang tugas dapat diselesaikan menggunakan salah satu dari beberapa sensor yang tersedia. Berdasarkan ketersediaan, keterjangkauan, dan kemudahan penggunaan, pilih sensor yang ideal. Namun, ada juga opsi membeli lengan robot dengan sensor yang terpasang oleh produsen. Ini secara ideal menghemat biaya membeli masing-masing secara terpisah.
