SP CAMPUS PIRACICABA ROBÓTICA · PDF fileCARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DOS SENSORES Repetibilidade: Grau de concordância entre ... mesmo procedimento de ... Sensores de ambiente: usados

ROBÓTICAProfa. Dra. GIOVANA TRIPOLONI TANGERINO

Tecnologia em Automação Industrial

SENSORES

SP – CAMPUS PIRACICABA

https://giovanatangerino.wordpress.com

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https://giovanatangerino.wordpress.com/

mailto:[email protected]

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Robôs manipuladores são mecanismos em malha aberta.

Mesmo se todas as variáveis de articulações são definidas para valores específicos, não há garantia de que a mão estará no local indicado.

Isso acontece porque desvios em qualquer articulação ou elo mudarão a localização de todos os elos subsequentes sem realimentação.

Em um sistema em malha aberta, como o robô, as deflexões irão mover todos os membros seguintes, sem qualquer realimentação.

Em sistemas de malha aberta, ou todos os parâmetros de articulações e elos devem ser medidos de forma continua, ou a extremidade do sistema deve ser monitorada, caso contrário, a posição cinemática da máquina não é completamente conhecida

Soluções para problemas de robôs em malha aberta:

Posição da mão constantemente medida com dispositivos tal como uma câmera.

O robô é transformado em um sistema de malha fechada por meios externos, tais como o uso de braços secundários ou feixes de laser

Os elos e as articulações do robô são feitos excessivamente resistentes para eliminar todas as deformações. Isso vai tornar o robô muito pesado, macico e lento, e sua carga útil especificada será muito baixa quando comparado com o que pode realmente realizar

Manipuladores paralelos, são baseados em arquitetura paralela em malha fechada. O compromisso é uma gama de movimentos e espaço de trabalho muito reduzidos.

Prof. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino, 2017-1 (NIKU, 2015)

INTRODUÇÃO

Sensores

Estrutura

mecânica

Atuadores

Processador Software

Comunicação Energia

Prof. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino, 2017-1

PROJETO ROBÓTICO

Qual a MISSÃO do robô?

MODELAR

Ambiente

Cinemática

Dinâmica

PLANEJAR

Trajetórias

Movimentos

CONTROLAR

Sensores

atuadores

Onde

estou?

Para

onde

vou?Como

faço para

chegar lá?


PERCEPÇÃO

Adquirir conhecimento sobre o ambiente que o

envolve

Obter dados usando sensores

Extrair informação útil desses dados

SENSORES + INCERTEZA + INFORMAÇÃO

CONTROLE ATUAÇÃO

ROBÔPERCEÇÃOSensores Ambiente

real

Modelos

Localização

Trajetórias


EXEMPLO: HELPMATE

Robô farmácia entregador

Transition Research Corp, USA

Botões de parada de emergência

Pisca-pisca

Sonares

Sensor Laser

Prof. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino

EXEMPLO: Sensor de cor


Exemplo: Visão


Exemplo: ABB IRB 2400


CARACTERÍSTICAS A CONSIDERAR NA ESCOLHA DO SENSOR

Desempenho,

Economia,

Aplicabilidade do sensor.


Custo

Tamanho

Peso

Tipo de saída (digital ou analógica)

Interfaceamento (adaptadores)

Sensibilidade

Linearidade (mesma variação na entrada = mesma variação na saída)

Gama (range)

Tempo de resposta

Resposta de frequência

Confiabilidade (quantas vezes opera corretamente/quantas vezes ele é utilizado)

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DOS SENSORES

Prof. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino (NIKU, 2015)

Sensores e Transdutores Sensor

Termo popular na América

Dicionário: um dispositivo que detecta uma mudança no ambiente físico e

transforma isso em um sinal que pode ser medido e gravado

É o elemento de detecção.

A maioria (mas não todos) os sensores são transdutores.

Transdutor

Termo popular na Europa

Dicionário: dispositivo que transfere a energia de um sistema para outro que pode

ser da mesma forma ou de forma convertida.

É o elemento de detecção associado a qualquer circuito.

Todos os transdutores possuem um sensor.

Prof. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino, 2017-1 https://www.citisystems.com.br/sensor-voce-sabe-que-quais-tipos/


Exatidão (acurácia): proximidade do valor medido ao verdadeiro valor da

variável.

A exatidão de um instrumento de medida é conhecida através de uma operação

que se denomina de calibração, que consiste num conjunto de operações que

estabelecem a relação entre os valores indicados por um instrumento de medida

e os correspondentes valores conhecidos da grandeza a medir.

Geralmente associada a erros sistemáticos.

Precisão: proximidade entre os valores de repetidas medidas.

Está relacionada com a dispersão dos resultados em torno de um valor médio e

pode ser quantificada através do desvio padrão das medições.

capacidade do robô de ir a uma posição desejada, com respeito a um sistema de

referência fixo com um erro determinado (por exemplo, +- 2mm).

Geralmente associada a erros aleatórios.

Prof. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino https://qualidadeonline.files.wordpress.com/2010/08/medicao1.jpg




Resolução: É uma medida do menor incremento mensurável.

É o tamanho do passo mínimo dentro do intervalo de medição do sensor

Se o instrumento for analógico, a sua resolução é dada pelo valor da menor

divisão da escala graduada, conforme o fundo de escala selecionado

Se o instrumento for digital, a sua resolução é dada pela unidade do dígito

menos significativo em relação ao ponto decimal, conforme o fundo de escala

selecionado.

Sensibilidade: é uma medida da menor quantidade mensurável por um

instrumento particular.



Repetibilidade: Grau de concordância entre resultados de sucessivas

medições de um mesmo mensurando, efetuadas sob as mesmas condições

de medições.

capacidade do robô de, uma vez conhecida e alcançada uma posição, e

partindo-se da mesma condição inicial, voltar e ir (“repetir”) novamente a tal

posição com um erro determinado.

É a capacidade do instrumento de medição para dar, em condições de utilização

definidas, as respostas muito próximas quando se aplica repetidamente o mesmo

sinal de entrada.

Estas condições incluem redução ao mínimo das alterações devido ao

observador; mesmo procedimento de medição; o mesmo observador; o mesmo

equipamento, utilizado nas mesmas condições; o mesmo local; e repetições

durante um curto intervalo de tempo.

A repetibilidade pode ser expressa quantitativamente através das características

da dispersão das indicações.



Reprodutibilidade: Grau de concordância entre resultados de medições de um

mesmo mensurando, efetuadas sob condições de medições diferentes.

Aproximação entre resultados das medições de uma mesma grandeza, quando as medições

individuais são afetadas fazendo variar condições tais como: métodos de medição;

operador; instrumento de medida; local; condições de utilização; tempo.

A reprodutibilidade pode exprimir-se quantitativamente em termos de características da

dispersão dos resultados.


CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DOS

SENSORES

Resolução:

É o tamanho do passo mínimo dentro do intervalo de medição do

sensor

É a menor medida que o instrumento pode distinguir com certeza.

Ex: Resolução de 12 bits para um alcance de 5V:

A menor amplitude que pode ser resolvida é de 5

212= 1,22𝑚𝑉


Dispositivo digital com n bits:

𝑅𝑒𝑠𝑜𝑙𝑢çã𝑜 =𝑎𝑙𝑐𝑎𝑛𝑐𝑒 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

2𝑛

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DOS

SENSORES

Erros Sistemáticos:

Previsíveis (determinísticos)

Causados por fatores que podem ser modelados

Ex: calibração incorreta

Erros aleatórios:

Não podem ser previstos

Podem ser representados por probabilidade

Ex.: ruído na câmera, instabilidade no sensor, etc.


CLASSIFICAÇÃO: tipo de medida

Proprioceptivos

Medem valores internos do robô

Velocidade do motor;

Ângulo de partes móveis;

Tensão na bateria, etc;

Exteroceptivos

Medem valores externos ao robô

Distância a objetos;

Luminosidade;

Amplitudo de som, etc;

(BECKER, 2008)Prof. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino

CLASSIFICAÇÃO: emissão de energia

Passivos

A energia vem do próprio ambiente

Sensor de temperatura

Microfones, etc.

Ativos

Emitem energia para o ambiente e depois medem sua reação

Performance melhor, mas são influenciados pelo ambiente

Sensor de ultra-som

Sensor laser, etc.


CLASSIFICAÇÃO: USO

Classificação geral

(uso típico)

Tipo de Tecnologia

Sensores de

Posição

Potenciômetro

Encoders

Transformadores Diferenciais Variáveis

Lineares (TDVL)

Resolvedores

Transdutores de Deslocamento

Magnetoestrictivos (Lineares) (TDML ou TDM)

Sensores de efeito Hall

Sensores de Posição: Medir deslocamentos (angulares ou

lineares) e movimentos




(uso típico)

Tipo de Tecnologia

Sensores de

Localização

Bússula Digital

IR Beacon (Farol IV)

Radares

GPS

Sensores de Localização: Determinar a localização ou

orientação no meio em que se encontram




(uso típico)

Tipo de Tecnologia

Sensores de

Proximidade

Magnéticos

Ópticos

Ultrassônicos

Indutivos

Capacitivos

Por corrente Parasita




(uso típico)

Tipo de Tecnologia

Sensores de

Distância

Ultrassom

Baseados em luz (visível, IV ou laser)

GPS

Usados para:

determinar distâncias,

detectar presença ou obstáculos e

mapear a superfície de objetos.




(uso típico)

Tipo de Tecnologia

Sensores de

Velocidade

Encoders

Tacômetros

Diferenciação de Sinal de Posição

Sensores de

aceleração

Acelerômetro

Sensores de movimento: detectam tipos de movimento como

translação e rotação, velocidade rotacional e longitudinal,

aceleração, etc.




(uso típico)

Tipo de Tecnologia

Sensores de força e de

pressão

Piezoeletricidade

Resistor Sensor de Força

Strain Gauge

Espuma Antiestática

Sensores de Torque

Sensores de contatoMicrointerruptores

Sensores de Toque e táteis

Sensores de

intensidade de luz

Sensores de Luz Visível e Infravermelho




(uso típico)

Sensores de aroma

Sensores gustativos

Sistemas de visão

Dispositivos de

reconhecimento de voz

Sintetizadores de voz

Sensores de inspiração biológica: Simulam os sentidos dos órgãos

sensoriais biológicos: olfato (nariz eletrônico), tacto (sensores

tácteis, pele artificial), audição (analisador de som) e visão (visão

robótica)




(uso típico)

Temperatura

Pressão do ar

Radiação

Humidade

Campos magnéticos

Sensores de ambiente: usados para explorar o ambiente onde se

encontra o robô e detectar fenômenos físicos


EXERCÍCIOS

Quais características devem ser consideradas na escolha do sensor?

Cite três características técnicas dos sensores.

Explique resolução.

Explique a diferença entre precisão e repetibilidade.

Qual a diferença entre sensores proprioceptivos e sensores exteroceptivos?


LINKS DE INTERESSE

Robótica móvel

Siegwart, R. (ETHZ - Suíça):

http://www.mobilerobots.org

Links de interessantes na área

Site pessoal do Matthew

http://superpositioned.com/category/electronics-and-engineering/cool-

robots/


http://www.mobilerobots.org/

http://superpositioned.com/category/electronics-and-engineering/cool-robots/

BIBLIOGRAFIA

NIKU Saeed B . Introdução à Robótica - Análise, Controle, Aplicações. 2a

ed. LTC Editora. 2013.

ROSÁRIO, J.M. Princípios de Mecatrônica. São Paulo: Prentice Hall, 2005.


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