Robot Bilimi
Robot Algılayıcıları
(Sensörler)
Öğr. Gör. M. Ozan AKI
r1.0
Robot Algılayıcıları
Sensörler, Robotun çevresini algılamasını ve buna
göre tepki vermesini sağlayan devrelerdir.
Sensörler, fiziksel büyüklükleri elektriksel
sinyallere çeviren elektronik devrelerdir.
Bu sinyaller robot kontrol birimi tarafından
okunarak değerlendirilir
Mekanik Mikro-Siviç
Üç bağlantı ucu
bulunur.
C: Ortak uç
NO: Normalde Açık
NC: Normalde Kapalı
Mekanik temas için
bir kolu vardır.
Mekanik Mikro-Siviç
Normal konumda, C ile NC uçları kısa devre ve
C ile NO uçları açık devredir.
Kola mekanik baskı olduğunda kontaklar
konum değiştirerek, C ile NO kısa devre olur, C
ile NC açık devre olur.
Baskı ortadan kalktğında eski konumuna döner.
Mekanik Mikro-Siviç
Örneğin robotun ya da robot kolun bir cisme
oldukça yakınlaştığını hatta temas ettiğini
anlamasını sağlar.
Bu şekilde bir cismi tutabilir ya da çarpmayı
önlemek için durabilir.
Fiziksel olarak temas etmesi dezavantajdır ve
bu temas çok yakın mesafede gerçekleştiği için
ani tepki verilmesine neden olabilmektedir.
Reed Röle (Manyetik Siviç)
Reed röleler, genellikle tek kontaklı ve
normalde açık kontağa sahiptir.
Fiziksel bir temas olmadan, bir manyetik alana
maruz kaldığında (mıknatıs gibi) kontak
kapanır.
Reed Röle (Manyetik Siviç)
Reed röleler, fiziksel tems olmadan algılaması
avantajdır ancak bu mesafe oldukça kısadır.
Dezavantajı ise, algılayacağı cismin üzerinde bir
sabit mıknatıs olması gerektiğidir.
Robotlarda, tekerleğin bir kenarına mıknatıs
yapıştırarak o tekerleğin kaç tur döndüğünü
saymak amacıyla kullanılabilmektedir.
Cıvalı Sensör
Yatay / dikey pozisyon
algılamak için en basit sensör
türüdür.
Cam tüp içerisindeki civa, tüp dikey konuma
geldiğinde kontakları kısa devre eder. Yatay
konumda ise kontaklar açık devredir.
Örneğin, mobil bir robot, devrilip devrilmediğini
ya da devrilme açısına yaklaştığını bu sensörler
ile anlayabilir.
Hall Effect Sensörü
Çalışma prensibi
olarak reed röleye
benzerler. Ancak
bu sensörlerde
hareketli mekanik
parça yoktur,
tamamen
yarıiletken
malzemeden imal
edilmiştir.
Endüktif Yaklaşım Sensörü
Oluşturduğu manyetik alanla,
önüne gelen ferromanyetik
bir cismi yakın mesafeden
fiziksel temas olmadan
algılayan sensörlerdir.
Daha çok endüstride ve
endüstriyel robotlarda
kullanılır.
Kapasitif Yaklaşım Sensörü
Önüne yaklaşan cismi fiziksel temas olmadan yakın
mesafeden algılayabilir. Daha çok endüstriyel
ortamlarda kullanılır.
IR Hareket Sensörü
Sıcakkanlı canlılar,
çevrelerine kızılötesi
radyasyon yayarlar.
IR hareket sensörü, bu
radyasyonu algılar.
Bir robotun, o anda çevresinde bir canlı varlığın
bulunduğunu anlamasını sağlar.
Bu sensör, otomatik yanan ışıklarsa kullanılan
sensörlerle aynıdır. Dolayısıyla hareketsiz
kalındığında algılama durur.
Yağmur / Islaklık Sensörü
Birbirine yakın iletken
yollar, aralarına su
damlacıkları geldiğinde
iletken hale gelir
Bu şekilde, dış ortamın ıslak ya da yağmurlu olup
olmadığı anlaşılabilir.
Örneğin, dış ortamda gezen mobil bir robot,
ıslanmaktan kaçınmak için kapalı bir mekana
sığınabilir.
Işık Sensörleri
Üzerine düşen ışık
miktarıyla ters orantılı
olarak direnci değişen
sensörlerdir.
Genellikle analog girişlere bağlanarak ışık miktarı
sayısal bilgiye dönüştürülür.
Bir robot, dış ortamın karanlık ya da aydınlık
olduğunu bu şekilde algılayabilir. Örneğin gece
olduğunda farkedilmek için uyarı ışıklarını
yakabilir.
Açık / Koyu Algılayan Sensörler
Yerdeki koyu ve açık
desenlerin algılanmasını
sağlayan sensörlerdir.
Çizgi izleyen robotların vazgeçilmez parçasıdır.
Yakın mesafedeki zemine IR (Infrared - kızılötesi)
ışık gönderilir. Siyah ya da koyu alandan ışık geri
yansımazken, Beyaz ya da açık renkli zeminden
ışık geri yansır. Yansıyan ışık alıcı tarafından
algılanarak zemin rengi tespit edilmiş olur.
Açık / Koyu Algılayan Sensörler
Ancak bir tek sensör ile çizgi gibi yapısal bir şekli
algılamak pek olanaklı değildir.
Çizgiyi algılamak için bu sensörlerden en az üç
adet olmak üzere yan yana dizilmiş haliyle
modüller üretilmiştir.
Renk Sensörü (Color Sensor)
Yüzeyin rengini bildiren
sensörlerdir. Yüzeye
gönderdiği ışıktan
yansıyan temel renkleri
algılar.
Çizgi izleyen robotlardaki gibi, yüzeydeki faklı
renklerdeki kodları ya da şeritleri takip eden
sensörlerde kullanılabilir.
Ateş / Alev Sensörleri
Üzerindeki IR (Infra-Red) sensör
ile alevden yayılan 760nm 1100nm dalgaboyundaki ışıkları
algılayarak bir alev ile karşı
karşıya olduğunu anlar.
Örneğin, orman yangınlarını
tespit eden bir robot, ya da
otomatik söndürme robotlarında
kullanılabilir
Kuvvet Sensörleri
Büküldüğünde, şekli değiştiğinde
direnci değişen sensörlerdir.
Bundan yararlanarak, örneğin bu
sensör bir metal profil üzerine
yapıştırıldığında, metal profildeki
eğilmeyi, dolayısıyla bu metale
etki eden kuvveti ölçer
Kuvvet Sensörleri
Örneğin, robot gövdesine bu sensörlerden
yapıştırılarak, robotun kendi gövdesine etkiyen
kuvveti ölçmesi sağlabilir. Bu şekilde robot,
gövdesinin dayanabileceği kuvveti
karşılaştırarak deforme olmadan bu kuvvetten
kaçınabilir.
Cisim Algılama Sensörleri
Bu sensörler, bir infrared ışık
demeti göndererek bu ışığın
yansımasını algılarlar
Eğer yakınlarda bir cisim, duvar, nesne varsa,
ışık buradan yansıyarak algılayıcı tarafından
algılanır. 150cm mesafeye kadar algılayabilirler.
Cisim Algılama Sensörleri
Özellikle sumo robotların
vazgeçilmez parçasıdır.
Sumo robotlar, platform
üzerindeki rakipleri bu tür
sensörlerle algılarlar.
Bunun dışında, mobil robotların engellere
çarpmadan ilerlemesini sağlamak için de
kullanılmaktadır. Robot, ilerlerken önündeki ya
da yanındaki engelleri algılayarak buna göre yön
değiştirebilir
Cisim Algılama Sensörleri
Ultrasonik sensörler, verici
kısmından bir ultrasonik bir
ses paketi göndererek bu
sesin yansımasını dinler.
Ses hızının, havada ilerleme hızı bilindiğinden
(300 m/s), sesi gönderdikten sonra yansımasının
ne kadar sürede geri döndüğünü ölçerek
mesafeyi kolayca algılar.
Cisim Algılama Sensörleri
Örneğin, ses gönderildiği
andan itibaren 100ms sonra
geriye geldi ise;
Mesafe = (300 * 0,1) / 2
Mesafe = 15 metredir
Bu sensörlerle, cisimlerin uzaklığı hassas bir
şekilde ölçülebilmektedir. Bu nedenle
haritalama yapan mobil robotlarda
kullanılabilmektedir.
Enkoder
Dönen mil, tekerlek
gibi hareketleri
ölçmek amacıyla
kullanılır.
Bir tekerleğin hangi yöne ve kaç tur, kaç derece
döndüğünü algılayan sensörlerdir.
Özellikle tekerlekli mobil robotlarda, robotun
yol boyunca ne kadar ilerlediğini ölçmek ya da
robotun sabit hızla ilerlemesini sağlamak için
kullanılır.
İvme (Accelerometer) Sensörü
Hareketli robotlarda
ivmeyi ve ivmenin yönünü
ölçen sensörlerdir.
Daha çok dengede durması gereken
multikopter, ayaklı robot, tek tekerlekli robot,
Ginger tipi robotlarda kullanılır.
Jiroskop (Gyroscope) Sensörü
Bu sensör modülü,
üzerinde bulunduğu
robotun iki eksendeki
eğim bilgilerini verir
Daha çok, multikopter gibi uçan robotlarda ve
dengede durması gereken tek tekerlekli, Ginger
tipi ve ayaklı robotlarda kullanılır.
Genellikle Jiroskop ile İvme sensörleri tek modül
olarak satılır.
Pusula (Compass) Sensörü
Dünyanın manyetik
kuzeyini gösteren
sensördür. Robot, kuzey
kutbuna göre üç boyutlu
pozisyonunu bilir.
Özellikle doğada dolaşan mobil ya da uçan
robotlarda kullanılır. Haritalama yapan
robotlarda, referans noktası bilgisi sağlayabilir.
GPS (Global Positioning System)
Dünya yüzeyinde enlem
ve boylam olarak net
konum bilgisi, yer
değiştirme ve hız bilgisini
veren sensördür.
Mobil robotlarda, robotun tam olarak nerede
olduğunu bilmesini sağlar. Özellikle bir haritaya
göre hareket eden robotlarda kullanılır.
Yükseklik (Altimeter) Sensörü
Deniz yüzeyini referans
alaran yükseklik bilgisini
verir
Multikopter gibi uçan robotlarda kullanılır.
Robot, ne kadar yükseldiğini bu sensörden
anlayabilir.
Titreşim (Vibration) Sensörleri
Herhangi darbe ya da dokunma olduğunda
çıkış veren sensörlerdir.
Örneğin bir cismin robota çarptığını ya da
robotun bir yere çarptığını algılayabilir.
Sıcaklık (Temperature) Sensörleri
Sıcaklık ölçümü için çok sayıda faklı
sensörler üretilmiştir. Bunlar Analog ya da
Digital çalışabilirler
Sıcaklık (Temperature) Sensörleri
NTC / PTC Sensörleri, sıcaklıkla
direnci değişen sensörlerdir.
NTC: Sıcaklık arttıkça direnci
azalır.
PTC: Sıcaklık arttıkça direnci artar
Sıcaklık (Temperature) Sensörleri
DS18B20 ve DHT11 sensörleri,
sıcaklık bilgisini dijital olarak
verirler. Bunlardan DHT11
sensörü, aynı zamanda bir NEM
sensörü ile entegre edilmiştir ve
hem sıcaklık hem nem bilgisini
verir.
Sıcaklık (Temperature) Sensörleri
Robotlarda sıcaklık sensörleri, dış ortam
sıcaklığını okumaktan çok, kendi iç organlarının
(motor, pil gibi) ne durumda olduğunu
öğrenmek için kullanılır.
Örneğin, örneğin piller yük altında aşırı
ısındığında ömürleri hızla tükenir. Ya da motor
sıcaklıkları aşırı arttığında motorlar yanabilir. Bu
gibi durumlarda gücü azaltmak ya da biraz
dinlemek iyi olacaktır.
Akım (Current) Sensörleri
Akım, bir elektrikli cihazın
aküden ya da pilden çektiği
gücü tanımlar.
P=V*I
Robotun, motorların ne kadar enerji harcadığını
bilmesi faydalı olabilir. Bu şekilde ne kadar
menzilinin kaldığını, ne kadar güçle ne kadar yol
alabileceğini hesaplayabilir.
Ses (Sound) Sensörleri
Bir robot için ses, belki
insanla iletişim kurmanın bir
yolu olabilir.
Bir robot, insansan sesli
emirler almak için
programlanmış olabilir.
Sesi algılamak için kullanılan
sensörlere mikrofon denir.
Görüntü (Image) Sensörleri
Bir robot için görüntü,
çevresini insan gibi
görmesinin tek yoludur.
Bir robot, kamera ile elde ettiği görüntüleri
yorumlayarak insan gibi olmasa da bazı
çıkarsamalar yapabilir.
Ancak bunun dezavantajı, önemli miktarda
bellek ve işlemci gücü gerektirmesidir.
Download

Robot Bilimi Robot Algılayıcıları