Post on 30-Sep-2015
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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.
ENCODERS (CODIFICADORES
ANGULARES DE POSICION)
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.
ENCODERS (CODIFICADORES
ANGULARES DE POSICION)
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
CAPTADORES ANGULARES DE POSICION (SINCRO- RESOLVERS)
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
CAPTADORES ANGULARES DE POSICION (SINCRO- RESOLVERS)
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)
CAPTADORES ANGULARES DE POSICION (SINCRO- RESOLVERS)
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.
SENSORES LINEALES DE POSICIONLVDT E INDUCTOSYN
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 LINEALES DE POSICIONLVDT E INDUCTOSYN
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.
SENSORES DE PRESENCIA
Captadores pticos detectan la reflexin del rayo de luz procedente del emisor sobre el objeto.
SENSORES DE PRESENCIA
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.