Ventajas de los sensores

SENSORES

Para conseguir que el robot realice su tarea con la adecuada precisión es preciso que tenga conocimiento tanto de su propio estado como del estado de su entorno. Dos tipos de sensores:

- Sensores internos: sensores integrados en la propia estructura mecánica del robot, que dan información del estado del robot: fundamentalmente de la posición, velocidad y aceleración de las articulaciones.

- Sensores externos: dan información del entorno del robot: alcance, proximidad, contacto, fuerza, etc. Se utilizan para guiado de robots, para identificación y manipulación de objetos.

Definición: un sensor es un dispositivo eléctrico y/o mecánico que convierte magnitudes físicas (luz, magentismo, presión, etc.) en valores medibles de dicha magnitud. Esto se realiza en tres fases:

- Un fenómeno físico a ser medido es captado por un sensor, y muestra en su salida una señal eléctrica dependiente del valor de la variable física.

- La señal eléctrica es modificada por un sistema de acondicionamiento de señal, cuya salida es un voltaje.

- El sensor dispone de una circuitería que transforma y/o amplifica la tensión de salida, la cuál pasa a un conversor A/D, conectado a un PC. El convertidor A/D tranforma la señal de tensión contínua en una señal discreta.

Los descriptores estáticos definen el comportamiento en régimen permanente del sensor:

- Rango: valores máximos y mínimos para las variables de entrada y salida de un sensor.

- Exactitud: la desviación de la lectura de un sistema de medida respecto a una entrada conocida. El mayor error esperado entre las señales medida e ideal.

- Repetitividad: la capacidad de reproducir una lectura con una precisión dada.

- Reproducibilidad: tiene el mismo sentido que la repetitividad excepto que se utiliza cuando se toman medidas distintas bajo condiciones diferentes.

- Resolución: la cantidad de medida más pequeña que se pueda detectar.

- Error: es la diferencia entre el valor medido y el valor real.

- No linealidades: la desviación de la medida de su valor real, supuesto que la respuesta del sensor es lineal. No-linealidades típicas: saturación, zona muerta e histéresis.

- Sensibilidad: es la razón de cambio de la salida frente a cambios en la entrada: s = ∂V /∂x

- Excitación: es la cantidad de corriente o voltaje requerida para el funcionamiento del sensor.

- Estabilidad: es una medida de la posibilidad de un sensor de mostrar la misma salida en un rango en que la entrada permanece constante.

- Ruido.

K

0.5K

tp

td tr ts t

- Tiempo de retardo: td, es el tiempo que tarda la salida del sensor en alcanzar el 50% de su valor final.

- Tiempo de subida: tr, es el tiempo que tarda la salida del sensor hasta alcanzar su valor final. => velocidad del sensor, es decir, lo rápido que responde ante una entrada.

- Tiempo de pico: tp, es el tiempo que tarda la salida den sensor en alcanzar el pico máximo de su sobreoscilación

- Pico de sobreoscilación: Mp, espresa cuanto se eleva la evolución temporal de la salida del sensor respecto de su valor final.

- Tiempo de establecimiento: ts, el tiempo que tarda la salida del sensor en entrar en la banda del 5% alrededor del valor final y ya no vuelve a salir de ella.

Proceso de calibración: consiste en realizar la comparación de la respuesta del sensor con otros que tienen una respuesta estándar conocida; de esta manera se establece la relación entre la variable medida por el sensor y su señal de salida.

SENSORES INTERNOS:

La información que la unidad de control del robot puede obtener sobre el estado de su estructura mecánica es la relativa a su:

- Posición.

- Velocidad.

- Aceleración

SENSORES DE POSICIÓN:

- Análogicos: potenciómetros, resolver, sincro, LVDT, Inductosyn.

- Digitales: encoders (absolutos e incrementales).

POTENCIÓMETROS:

Se usan para la determinación de desplazamiento lineales o angulares. Eléctricamente se cumple la relación:

VBC

VAC

= RBC

RAC

C VAC A

VBC B C

Este potencial puede medirse y disponer de un sistema de calibrado de manera que por cada potencial se obtenga proporcionalmente una distancia de desplazamiento.

Ventajas: facilidad de uso y bajo precio.

Desventajas: deben estar fijados al dispositivo cuyo desplazamiento se quiere medir, precisión limitada.

Constan de un disco transparente con una serie de marcas opacas colocadas radialmente y equidistantes entre sí, de un sistema de iluminación y de un elemento fotorreceptor.

El eje cuya posición se quiere medir va acoplado al disco, a medida que el eje gira se van generando pulsos en el receptor cada vez que la luz atraviese las marcas, llevando una cuenta de estos pulsos es posible conocer la posición del eje.

La resolución depende del número de marcas que se pueden poner físicamente en el disco.

El funcionamiento de un encoder absoluto es similar, pero el disco se divide en un número de sectores (potencia de 2), codificándose cada uno de ellos con un código binario (código Gray), con zonas transparentes y opacas.

La resolución es fija y viene dada por el número de anillos que posea el disco granulado => 28 hasta 219

Potenciómetro lineal (Guemisa S.L.)

Encoder óptico (USDigital Corporation)

Constan de una bobina

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