Sistemas Sensoriales

Sistemas Sensoriales
de un Robot Industrial
Prof. J. Milland, BSEE, MEM/EM
Sensores
• Los sensores son dispositivos físicos que
miden cantidades físicas, tales como distancia,
luz, sonido, olor, temperatura, etc.
• El objetivo de los sensores es permitir que los
robots puedan recibir y percibir información
desde el mundo que los rodea.
• Su función es similar a la de nuestros sentidos,
con el cual logramos luego de un proceso
poder interactuar con nuestro medio,
Sensores
• La clave de esta adaptación de los robots a un
entorno y trabajos cambiantes la tiene la
utilización de sensores en la estructura del
robot y son precisamente todos estos sensores
los que conforman el sistema sensorial del
robot.
• La evolución de la robótica está sujeta al
desarrollo de nuevos sensores capaces de
medir magnitudes que hasta ahora no somos
Sensores
Los puntos más importantes en los sensores son:
•
Campo de vista
•
Rango de operación
•
Exactitud y resolución
•
Velocidad de muestreo
•
Requerimientos computacionales
•
Potencia, peso y tamaño
•
Robustez
•
Sensibilidad
Clasificación de los Sensores
Hay varios tipos de sensores:
• Presencia
– Inductores
– Capacitores
– Detector Efecto Hall
– Detector Óptico
– Detector Ultra Sonido
– Sensor de Posición
– Potenciómetro
– “Digital Coders”
Clasificación de los Sensores
• Tacto
– Sensores de contacto
– Sensores de Potencia
• Proximidad
– Sistema Infrarrojo
– Sistema Acústico
– Sistema Electromagnético
– Sistema Fotométrico
– Detector de Corrientes Parasitas
– Termómetro Óptico
Clasificación de los Sensores
• Visión
– Cameras
– Sistema Digital
• Voz
– Microfonos
Sensores de Presencia
• Este tipo de sensor es capaz de detectar la
presencia de un objeto dentro de un radio de
acción determinado.
• Esta detección puede hacerse con o sin
contacto con el objeto.
• En el segundo caso se utilizan diferentes
principios físicos para detectar la presencia,
dando lugar a los diferentes tipos de sensores.
Sensores de Presencia
• Los sensores de presencia se utilizan en
robótica principalmente como auxiliares de los
sensores de posición, para indicar los límites
de las articulaciones y permitir localizar la
posición de referencia de cero de éstos en el
caso de que sean incrementales.
Sensores de Presencia
Sensores Inductivos
• Los sensores basados en un cambio de
inductancia debido a la presencia de un objeto
metálico están entre los sensores de
proximidad industriales de más frecuente uso.
Sensores Capacitivos
• Los sensores capacitivos son potencialmente
capaces (con diversos grados de sensibilidad)
de detectar todos los materiales sólidos y
Sensores de Presencia
Sensores Inductivos
Sensores de Presencia
Sensores Efecto Hall
Se sirve del efecto Hall para la
medición de campos magnéticos o
corrientes o para la determinación
de la posición. Si tanto la fuerza
del campo magnético como la
corriente son conocidos, entonces
se puede usar el sensor Hall como
detector de metales.
Sensores Ópticos
Sensores de Presencia
Sensores de Ultrasonido
Son detectores de proximidad que trabajan
libres de roces mecánicos y que detectan
objetos a distancias de hasta 8m. El sensor
emite un sonido y mide el tiempo que la
señal tarda en regresar. Estos reflejan en un
objeto, el sensor recibe el eco producido y
lo convierte en señales eléctricas, las cuales
son elaboradas en el aparato de valoración.
Estos sensores trabajan solamente en el
aire, y pueden detectar objetos con
diferentes formas, colores, superficies y de
Sensores de Velocidad
• La captación de la velocidad se hace necesaria
para mejorar el comportamiento dinámico de
los actuadores del robot.
• La información de la velocidad de movimiento
de cada actuador se realimenta normalmente a
un bucle de control analógico implementado
en el propio accionador del elemento motor.
• No obstante, en las ocasiones en que el sistema
Sensores de Tacto
Sensores de Contacto
• Se emplean para detectar el final del recorrido
o la posición límite de componentes
mecánicos. Por ejemplo: saber cuando una
puerta o una ventana que se abren
automáticamente están ya completamente
abiertas y por lo tanto el motor que las
acciona debe pararse. Los principales son los
llamados fines de carrera (o finales de
carrera). Se trata de un interruptor que consta
Sensores de Proximidad
Sensores de Infrarrojos
• Existen diodos capaces de emitir luz
infrarroja y transistores sensibles a
este tipo de ondas y que por lo tanto
detectan las emisiones de los diodos.
Esta es la base del funcionamiento de
los mandos a distancia; el mando
contiene diodos que emiten infrarrojos
que
son
recibidos
por
los
fototransistores del aparato. Los
diodos de infrarrojos son a simple vista
Sistemas Sensoriales Continuación
Prof. Melissa Diaz, BSEE, MEM/EM

Proximidad








Sistema Infrarrojo
Sistema Acústico
Sistema Electromagnético
Sistema Fotométrico
Detector de Corrientes Parasitas
Termómetro Óptico
Interruptor de Vacío
Visión
Cameras
 Sistema Digital


Voz

Micrófonos
Sensores Acústico
Las ondas sonoras se manifiestan por las variaciones de
presión y velocidad que ellas generan. En la mayoría de
los casos el campo acústico en un punto es el resultado de
la superposición de ondas sonoras que han
experimentado reflexiones múltiples. Los micrófonos son
los sensores que facilitan la conversión de una señal
acústica en eléctrica. Se pueden aplicar diversos
principios a su realización siendo la más común la
combinación de fenómenos mecánico-acústicos y su
conversión electromecánica.

Sensores magnéticos Los sensores de proximidad magnéticos son
caracterizados por la posibilidad de distancias grandes de
la conmutación, disponible de los sensores con
dimensiones pequeñas. Detectan los objetos magnéticos
(imanes generalmente permanentes) que se utilizan para
accionar el proceso de la conmutación. Los campos
magnéticos pueden pasar a través de muchos materiales
no magnéticos, el proceso de la conmutación se puede
también accionar sin la necesidad de la exposición directa
al objeto. Usando los conductores magnéticos (ej. hierro),
el campo magnético se puede transmitir sobre mayores
distancias para, por ejemplo, poder llevarse la señal de
áreas de alta temperatura.

Sensores fotométrico Utiliza un fotodiodo de silicona para proveer una
respuesta espectral que combine la curva cie dentro de ±
5% con la mayoría de las fuentes de luz.
La combinación de este fotodiodo y un filtro está ubicada
dentro de un cabezal sensor coseno-corregido para
proveer una respuesta adecuada a la radiación a varios
ángulos de incidencia.

.
Detector de corrientes parasitasEn este tipo de sensores se hace pasar una corriente
alterna por un conductor, lo cual crea un campo
magnético. Al aproximarse a un objeto metálico se
producen corrientes parasitas, estas corrientes crean
campos magnéticos mucho mas pequeños, pero que son
suficientes para distorsionar el campo magnético
principal. Al alcanzar cierto nivel predeterminado de
distorsión, este cambio en la corriente puede activar un
interruptor.

.
Termómetro ópticoDispositivo de medida de la temperatura en el que las
propiedades de transmisión y reflexión de la luz visible
dependen de la temperatura y cuya detección se puede
relacionar con la temperatura tisular.

.

Los sensores de Visión, pueden utilizarse en
aplicaciones de presencia /ausencia y aplicaciones de
medición, puede realizar varias comprobaciones en
cada uno de los productos que fabriquen, entre las
principales ventajas se incluye:
• Reducción de residuos.
• Reducción de periodos de inactividad y
mantenimiento
•Simplificación de la operación de con
configuración y mantenimiento.
• Visualización y grabación de imágenes
• Eliminación de programación en PLC
• Inspección del 100% de las Piezas
 La solución de Sensores de Visión, inspeccionar rasgos
que otros sensores no pueden como un código impreso
en una etiqueta, grafico de una imagen o varios rasgos
en una sola imagen , los Checker entienden lo que ven.

.
Los sensores de Visión, aprovechan las mejores
características de los sensores fotoeléctricos para
brindar a las empresas un sistema de todo en un solo
dispositivo, cámara integrada, procesador, iluminación,
óptica e interfaces digitales.