Új képességekkel ruházzák fel a robotokat a szenzorok

A robotok szenzorai olyan eszközök, amik a környezet valamilyen tulajdonságát megmérik, majd átalakítják azt egy robotizált rendszer által is értelmezhető jellé. A mért tulajdonság lehet távolság, fényerősség, hőmérséklet, kémiai összetétel, de lényegében bármi. Ezek az adatok teszik lehetővé a robotok számára, hogy érzékelni tudják a környezetüket, és biztonságosan, valamint hatékonyan tudjanak dolgozni, akár más robotokkal is. Szenzorok nélkül a robotok csak statikus berendezések az alkalmazkodás képessége nélkül, ami teljesen ellentmond a modern automatizálásnak - állapította meg cikkében a #HowToRobot.

A szenzorokat az érzékelési területük alapján két nagy csoportba osztjuk. A belső szenzorok a mi belső érzékeinkhez hasonlóak. A robot saját állapotáról adnak információt, legyen az akár gyorsulás (gyorsulásmérő), vagy tájolás (giroszkóp). A másik nagy csoport a külső szenzoroké, amik a robot környezetéről tájékoztatják azt. Ide tartoznak a vizuális adatot adó kamerák, a hangot mérő ultrahangos szenzorok és a hőt érzékelő infravörös szenzorok is.

A szenzorok típusai és alkalmazási területeik

A gyártási folyamatok bonyolódása és az egyre nagyobb pontosság igénye miatt rengeteg típusú szenzor létezik, amik feladatok garmadáját látják el azon felül, hogy egyszerű gépeket alkalmazkodni képes rendszerekké alakítanak át.

A lidar (Light Detection and Ranging) és az ultrahangos szenzorok a mozgásban, navigálásban, az akadályok elkerülésében és a kedvezőbb útvonalválasztásban segítik a robotokat. Előbbi típus használatával a nagyobb üzemekben dolgozó robotok 3D-s térképeket tudnak létrehozni a környezetükről a szenzor által kibocsátott pulzáló lézerfénynek köszönhetően. Lézeres távolságmérést alkalmazó szenzorokat használnak a precíziós folyamatoknál is, mivel így a robot a lehető legpontosabban tudja megközelíteni az alkatrészeket. Az ultrahangos szenzorok hanghullámokkal számítják ki a távolságot más objektumoktól, amit például a raktározásban a szűk sorok közti balesetmentes navigáláshoz tudnak felhasználni.

A vizuális adatot szolgáltató szenzorok, vagyis a kamerák és más látórendszerek digitális jelekké alakítják át a környezet képét, hogy a robot is értelmezni tudja azt. Az autógyártás világában nagy felbontású kamerák vizsgálják át az autók fényezését eltérések, elszíneződések, vagy egyéb tökéletlenségek után kutatva, így azok biztosan megfelelnek a gyártó szigorú előírásainak.

A dolgozók és a környező tárgyak biztonságáért az infravörös és a kapacitív szenzorok felelnek. Ezek észreveszik, ha például egy dolgozó a robot közelébe kerül, és a gép megállításával megelőzik a baleseteket.

A giroszkópok a szögimpulzus alapján határozzák meg a robot tájolását, a gyorsulásmérők pedig hirtelen gyorsulást vagy lassulást képesek mérni. Ezek az érzékelők például a drónoknak segítenek stabilan repülni, és ügyesen reagálni a külső behatásokra.

Az erő- és tapintószenzorokkal a robotok nyomást, a kifejtett erő nagyságát, megközelítési szöget, vagy rezgéseket mérnek, amik a sérülékenyebb alkatrészek összeszerelésénél jönnek igazán jól, mivel nem sérülnek meg az elemek, de pontosan a helyükre is kerülnek.

A félvezetők előállításához hasonló, környezeti tényezőkre kimondottan érzékeny folyamatok közben elengedhetetlen az olyan érzékelők használata, mint a hőmérsékletet, a páratartalmat, vagy a kémiai összetételt mérő szenzorok. A hőszenzorok a környezetük hőmérsékletét mérik, amit a fémmegmunkálásban például arra használnak, hogy megállapítsák, formázható-e már az adott munkadarab, vagy további hűtést igényel. A kémiai és gázszenzorok különféle részecskéket képesek észlelni a környezetükben, ami azokban az iparágakban hasznos igazán, ahol fontos a tisztaság és az anyagösszetétel. Ezeken felül a különösen veszélyes területeken a robotok meggyőződhetnek a zóna biztonságáról még mielőtt egy ember is belépne oda.

A fejlett szenzorokkal felszerelt robotok használatával több hátráltató emberi tényező is kiküszöbölhető. A robotok nem csak pontosabbak tudnak lenni, hanem ezt sokkal tovább fenn is tudják tartani az emberekhez képest, ami hatékonyabb gyártáshoz vezet, hiszen nincs szükség pihenőkre. Emellett a dolgozók nagyobb biztonságban dolgozhatnak, mivel a robotok be tudnak menni helyettük a veszélyes, például mérgező gázokkal telített, vagy forró helyekre. A robotok beállításait azonnal meg lehet változtatni a szenzorok adatainak köszönhetően, így a gyártási folyamat közben finomítható a működésük, valamint a keletkező hulladék és a hibák mennyisége is csökkenthető.

A szenzorok sem tökéletesek

A szenzorok használata sem jár azonban aggályok nélkül. A fejlettebb érzékelők nagyobb mennyiségű adatot szolgáltatnak, aminek a feldolgozásához megfelelően pontos és kifinomult algoritmusokra van szükség, hiszen a rossz értelmezés hibákhoz vezethet. Jó példa erre, hogy a kamerarendszerekhez gyakran saját feldolgozó egységet kell társítani a nagy teljesítményigény miatt.

A szenzorok bizonyos környezeti tényezőkre rosszul reagálhatnak, ahogy egy kamera sem biztos, hogy megfelelően működik egy sötét területen. A gyártóknak ezért gondoskodniuk kell róla, hogy a szenzorokat a működési tartományukon belül használják.

A karbantartás is kérdéseket vet fel, mivel a szenzoroknak rendszeres ellenőrzésre és kalibrálásra van szükségük. Egyes szenzorok jelentős kosz vagy törmelékek hatására is hibásan működhetnek.

Mekkora befektetést jelentenek a szenzorok?

A szenzorok ára széles skálán mozog az összetettségük, pontosságuk és felhasználási módjuk alapján. Az egyszerűbb darabok, mint egy közelségérzékelő, aránylag olcsók, akár 10 dollárért is beszerezhetőek, míg a lidar rendszerhez hasonló komplex szenzorok több tízezer dollárt is felemészthetnek. A gyártók általában az olyan szempontok miatt hajlandóak többet fizetni, mint a pontosság, felbontás, hitelesség, hatótáv, strapabíróság és az ipari tanúsítványok.

Emellett a teljes anyagi vonzatba a karbantartások, szoftverfrissítések és az időnkénti újrakalibrálások is beletartoznak. Érdemes megfontolni, hogy egy drágább szenzor jobban hozzájárul-e a befektetések megtérüléséhez egy olcsóbb modellhez képest a nagyobb teljesítménye, jobb minősége, vagy a hatékonyabb működése miatt. Egy jó szenzor képességei gyakran indokolják a magasabb költséget.