La automatización mejora las aplicaciones rutinarias en cuanto a seguridad, precisión y comodidad. Considere la precisión y los beneficios de la cirugía asistida por computadora, o el rango de automatización actualmente disponible en aplicaciones automotrices, como detección de punto ciego, ajuste automático de luz brillante en espejos retrovisores, cámaras de reversa y asistencia de estacionamiento en paralelo.
La automatización mejora las aplicaciones rutinarias en cuanto a seguridad, precisión y comodidad. Considere la precisión y los beneficios de la cirugía asistida por computadora, o el rango de automatización actualmente disponible en aplicaciones automotrices, como detección de punto ciego, ajuste automático de luz brillante en espejos retrovisores, cámaras de reversa y asistencia de estacionamiento en paralelo.
Sin embargo, el sector industrial es el primer sector en adoptar la automatización. Los grandes avances en robótica y automatización de fábricas han aportado eficiencia en la producción y seguridad en la fábrica. Las cuatro principales áreas tecnológicas que se han beneficiado de estas inversiones son sensores, transductores, motores y electrónica de control.
Aquí discutimos el papel de los sensores y su desarrollo. Aquí hay algunos ejemplos para ayudarlo a comprender la diferencia entre sensores simples e inteligentes. Además, se presentan algunos ejemplos de dispositivos de soporte que mejoran la alta calidad y los sensores que los acompañan. A medida que mejoren estos dispositivos, todo el sistema robótico se beneficiará de las mejoras.
Sensores inteligentes y simples
Dado que los robots no tienen poderes de observación similares a los humanos, los sistemas robóticos necesitan sensores para ver e interpretar su entorno. Considere el acto aparentemente simple de recoger un objeto. Primero, el sistema necesita ubicar el objeto y, después de desplegar el brazo, necesita un sensor para garantizar la proximidad al objeto. En muchos casos, otro sensor señala cuando se hace contacto. El agarre es un arte en sí mismo. ¿Cuánta presión se requiere para mantener un objeto en su lugar sin aplastarlo? Estas acciones en el control de movimiento generalmente involucran acelerómetros combinados con retroalimentación de posición continua de otros sensores del sistema. Este ejemplo simple asume que el artículo está estacionario y no exhibe ciertos comportamientos físicos como magnetismo o calor que pueden ser detectados por ciertos tipos de sensores.
La información de esta red de sensores generalmente es procesada por un microcontrolador central. Esta configuración es fácil y simple. Muestra claras ventajas del control centralizado, los requisitos de energía centralizados y el desarrollo de algoritmos más simples. Este tipo de sistema ofrece más flexibilidad, pero también puede limitar el rendimiento máximo. Considere el riesgo de que el microprocesador no pueda calcular lo suficientemente rápido o que el servicio interrumpa lo suficientemente rápido. Estas limitaciones pueden limitar el rendimiento alcanzable del robot.
Con los sensores inteligentes, el proceso de toma de decisiones se traslada al punto de interés (en este caso, el brazo y el “picker”), brindándonos la oportunidad de mejorar nuestras capacidades. Además, puede controlar fácilmente múltiples eventos. Recuerde que el control distribuido hace que el diseño del sistema sea mucho más complejo. Sin embargo, eliminar el cuello de botella central puede mejorar en gran medida la funcionalidad del sistema.
interfaz de sensor
No sorprende que las empresas de tecnología continúen desarrollando e implementando dispositivos para llevar el campo de la robótica al siguiente nivel. Es especialmente importante si el sensor y la electrónica asociada se pueden integrar en una solución monolítica fácil de usar.
Uno de los tipos más comunes de sensores es el sensor de proximidad. Estos sensores se utilizan en todo tipo de bienes de consumo y productos de comunicaciones, incluidas máquinas expendedoras, cajeros automáticos, sistemas de seguridad, teléfonos móviles y computadoras personales de última generación. No solo puede proporcionar información de ubicación, como en el ejemplo de robot anterior, sino que también se utiliza en sistemas de seguridad y detección de intrusos. Los sensores de proximidad funcionan en longitudes de onda infrarrojas que son invisibles para el ojo humano. Esto permite que el sistema controle qué tan cerca se acerca un objeto sin que la luz visible brille constantemente en diferentes direcciones e incluso sin distraer potencialmente a las personas cercanas.
En los teléfonos móviles, un sensor de proximidad permite que el teléfono móvil detecte cuando el usuario acerca el teléfono móvil a la oreja para mantener una conversación telefónica. Durante este tiempo, puede desactivar la pantalla para ahorrar energía y prolongar la duración de la batería. También evita bloqueos y silenciamientos accidentales.
Un sensor de proximidad común es el ISL29028A. Incluye un sensor de luz ambiental y un sensor de proximidad junto con un controlador LED IR incorporado y una interfaz I2C. Un sensor de luz ambiental permite que el sistema atenúe la pantalla en condiciones de poca luz. Esto es más cómodo para el usuario y también es una técnica de ahorro de energía. Los controladores LED IR envían ráfagas cortas de corriente a los LED IR. Los objetos dentro de unos pocos centímetros reflejan esta señal al sensor de proximidad, alertando al sistema sobre objetos cercanos.
Un ejemplo de cuán inteligente puede ser un sensor es el esquema de interrupción del ISL29028A. El microcontrolador no tiene que sondear continuamente el sensor para buscar objetos que se acerquen al teléfono. En cambio, el ISL29028A proporciona una señal de interrupción. Esta señal de interrupción permite que el microcontrolador se apague y espere a que el sensor indique que se acerca un objeto. Esto minimiza la carga en el microcontrolador y ahorra mucha energía.
Compatibilidad con sensores inteligentes
Para que los sensores inteligentes funcionen correctamente, requieren potentes chips de soporte que contengan elementos acondicionadores de señal de muy baja potencia y bajo ruido. Los amplificadores de instrumentación de alta impedancia de entrada, como el ISL28274 de Intersil, proporcionan las entradas y salidas de riel a riel requeridas en muchas aplicaciones de sensores. Además, estos amplificadores tienen corrientes de polarización de entrada muy bajas y se requiere un CMRR alto para la detección de tensión y presión utilizada en aplicaciones de robótica háptica.
Otro ejemplo de un amplificador de sensor IC de apoyo que hace una contribución importante al diseño de productos avanzados es el amplificador operacional regulado por chopper de micropotencia ISL28133. Este innovador diseño está optimizado para el funcionamiento con un solo suministro de 1,65 a 5,5 V, con un consumo de corriente de reposo de solo 18 μA y una corriente máxima de 8 μV. Voltaje de compensación de entrada. Como amplificador operacional estabilizado por chopper, la compensación de entrada se mide y cancela continuamente, lo que da como resultado una compensación máxima de solo 0,075 μV/°C sobre la temperatura. El ISL28133 es capaz de exhibir entradas y salidas de riel a riel mientras proporciona especificaciones de ruido fuertes para este tipo de IC: 1.1 μVP-P, típico. Ruido (0,01 Hz a 10 Hz).
La robótica, de una forma u otra, ha capturado la imaginación de muchos escritores de ciencia ficción y banqueros de inversión durante los últimos 40 años. También ha proporcionado increíbles avances en eficiencia y productividad. Esta tendencia está ganando impulso a través de condiciones económicas de rápido y lento crecimiento. La combinación correcta de sensores simples e inteligentes, como sensores de luz ambiental y sensores de proximidad, y los dispositivos de soporte correctos, como amplificadores de instrumentación y amplificadores de sensores, permite que la industria continúe innovando y mejorando la productividad.