1. Uvod
Kada govorimo o pojmu robota, istaknućemo samostalnost kao bitnu karakteristiku ovih uređaja. Nivo samostalnosti menja se, pak, sa razvojem tehnologije. Dok se u početku radilo samo o automatskom ponavljanju zadatog kretanja, vremenom se došlo do robota koji su u stanju da obave niz složenih zadataka u radnoj sredini sa preprekama kao i da reše različite probleme koji su van uobičajenog radnog režima.
Da bi robot mogao raditi samostalno, bez obzira na nivo samostalnosti, on mora biti "svestan" sebe i svoje okoline. Preciznije rečeno, robot mora imati mogućnost merenja sopstvenog položaja i brzine kao i merenja različitih veličina u radnoj okolini čime stiče predstavu o spoljnom prostoru. Različiti merni uređaji i sistemi kojima robot dobija informacije o sebi i okolini nazivaju se senzori. Danas su to uređaji za merenje ugaonog i translatornog pomeranja, senzori dodira, uređaji za merenje rastojanja, sile, ubrzanja i sl. Posebnu klasu senzorskih sistema čine vizuelni sistemi, danas već često u upotrebi. Kako se od robota u budućnosti očekuje izuzetna samostalnost, to je neophodan uslov značajan napredak u senzorskoj tehnici kao što je, na primer, čulo dodira sa mogućnošću određivanja glatkoće i mekoće površine, trodimenzionalna vizija, čulo sluha sa prepoznavanjem govora itd.
Već smo rekli da robot posredstvom senzora dobija podatke o sebi i o okolini. Podatke o sopstvenom položaju i brzini robot dobija merenjem pomeranja u zglobovima i brzina tih pomeranja. S obzirom na to da se mere takozvane unutrašnje koordinate i brzine, odgovarajuće merne uređaje nazivamo unutrašnjim senzorima. Postoje i uređaji koji mere različite veličine vezane za odnos robota i spoljašnje sredine (na primer, udaljenost od prepreke itd.). Takve uređaje nazivamo spoljašnjim senzorima.
Unutrašnji senzori postojali su već kod prvih tipova robota. Naime, merenje položaja i brzine neophodno je za realizaciju bilo kakvog servosistema. Takvi senzori i danas postoje kod svih robota. Ako pretpostavimo da savremeni robot ima upravljačku šemu sa više nivoa, tada unutrašnji senzori obezbeduju informacije za rad najnižeg nivoa (servosistemski nivo). Spoljašnji senzori po pravilu daju informacije za više nivoe upravljanja i na osnovu njih se donose odluke.
Senzori su u stvari najčešće merni pretvarači (enkoderi). To su uređaji koji jednu fizičku veličinu (onu koju želimo izmeriti) pretvaraju u drugu. Primer je potenciometar koji pomeranje prevodi u električni napon. Dobijeni napon po određenom zakonu odgovara merenom pomeranju. Tada kažemo da je dobijena informacija o pomeranju u analognoj formi. Da bi se utvrdila tačna zavisnost pomeranja i napona, neophodno je izvršiti kalibraciju ovakvih uređaja. Ukoliko se upravljanje sistemom realizuje digitalno, tada je neophodno analognu informaciju prevesti u digitalni oblik koji će prihvatiti upravljački računar. Elektronski sklopovi koji određenu vrednost napona (analogna informacija) prevode u digitalnu formu nazivaju se analogno-digitalni (A/D) konvertori. Oni na izlazu daju brojnu vrednost merene veličine u binarnom sistemu. Kada govorimo o analogno-digitalnoj konverziji napomenimo da postoji i obrnuti postupak, kada se brojni podatak o električnom naponu (digitalni podatak) prevodi u sam napon (analogna forma). Radi se, dakle, o digitalno-analognoj (D/A) konverziji, a elektronski sklopovi koji realizuju ovu konverziju nazivaju se D/A konvertori.
Osim ovih pretvarača, postoji i vrsta senzora daje odmah digitalnu vrednost merene veličine.
Senzori omogućavaju:
✅ Preciznost –
Tačno određivanje pozicije, brzine i sile delovanja.
✅
Bezbednost – Sprečavanje sudara i zaštita ljudi
u radnom okruženju.
✅ Autonomiju –
Omogućavaju robotima da sami donose odluke na osnovu podataka iz
okruženja.
✅ Interakciju sa okolinom –
Roboti mogu da prepoznaju objekte, površine i prepreke.
Prvenstveno, senzore delimo na kontaktne i bezkontaktne,
zavisno od toga da li informacije očitavaju iz kontakta sa predmetom
ili ‘na daljinu’. A prema informacijama koje prikupljaju, mogžemo
ih podeliti na:
1️⃣ Senzori položaja i kretanja
– Enkoderi, žiroskopi, akcelerometri.
2️⃣ Senzori
sile i momenta – Tenzometri,
piezoelektrični senzori.
3️⃣ Senzori blizine i
rastojanja – Ultrazvučni, infracrveni,
laserski (LiDAR).
4️⃣ Vizuelni senzori –
Kamere i senzori za prepoznavanje oblika i boja.
5️⃣
Taktilni senzori – Senzori dodira za prepoznavanje
kontakta sa objektima.
🔹 Industrijska robotika – Precizno
postavljanje delova u montaži.
🔹 Medicina –
Hirurški roboti sa senzorima sile za osiguranje preciznosti.
🔹
Autonomna vozila – Navigacija pomoću LiDAR i
kamera.
🔹 Vojni i sigurnosni sistemi –
Dronovi i roboti sa termalnim kamerama za izviđanje.