Scegliere dei sensori per robot è indispensabile oggi per realizzare dei sistemi robotici con prestazioni elevate. Esistono due tipologie principali di sensori per robot: i sensori propriocettivi e quelli esterocettivi.
Nel primo scenario, i sensori misurano lo "stato interno del robot", ovvero, la localizzazione e la rapidità del giunto, oltre alla forza applicata al giunto. Questi sensori di posizione sono necessari per la calibrazione cinematica, per l’identificazione dei parametri dinamici e per il controllo.
I sensori esterocettivi, d'altro canto, consentono di gestire l’interazione del robot con l’ambiente circostante, aumentandone l’autonomia. A questa categoria appartengono i sensori di forza, i sensori tattili, i sensori di prossimità e i sensori di visione.
Sensori per robot: la misura della posizione
I rilevatori di posizione emettono un segnale elettrico che corrisponde allo spostamento (lineare o angolare) di un componente meccanico rispetto a un punto di riferimento. Tra i diversi rilevatori di posizione, gli encoder (assoluti o incrementali) e i resolver sono quelli più utilizzati nel settore della robotica. Servono per determinare lo spostamento angolare dei giunti prodotto dai servomotori.
L’encoder è un convertitore di posizione. Il suo meccanismo di funzionamento si fonda sul principio fotoelettrico. Può convertire la posizione angolare in un codice digitale. Il resolver è un trasformatore elettronico impiegato per calcolare l’angolo di rotazione.
Sensori per robot: la misura della forza
Un robot manipola oggetti o compie operazioni su superfici. In tali circostanze, è consigliabile implementare tattiche di gestione che considerino le forze prodotte durante l'interazione. A questo servono i sensori per la misura delle forze e delle coppie.
Un comune sensore di forza utilizzato nei manipolatori robotici consente la rilevazione delle tre componenti di forza e delle tre componenti di momento in relazione a un sistema di riferimento fissato al sensore.
I sensori di visione per robot
I sensori di visione robotica replicano la capacità visiva umana e permettono la rilevazione dell'ambiente senza necessità di contatto. Oggi ci sono vari controller robotici che incorporano sistemi di visione.
Tra i sensori di visione per robot, il sistema più diffuso è sicuramente la telecamera. Una telecamera può essere a calibrazione interna, oppure esterna. La taratura interna consente di identificare i parametri intrinseci della telecamera, ad esempio la lunghezza focale, e parametri di distorsione supplementari causati da difetti della lente e disallineamenti del sistema ottico. La taratura esterna consente di stabilire i parametri estrinseci della telecamera, ovvero la posizione e l’orientamento, in relazione a un sistema di riferimento.
Le scatole di connessione sensori per robot: Gimatic Sensor Box
Nella selezione e nell'adozione di sensori per robot, fondamentale è l'attività di connessione e di collegamento di questi dispositivi. In questo ambito, Gimatic da tempo propone diverse soluzioni per la connessione dei sensori. Ci riferiamo in particolare alla Sensor Box, o scatola di connessione sensori.
La Sensor Box è un’interfaccia che serve per condizionare i segnali dei sensori. L'intento è sintetizzare l’informazione e adattarla all’elettronica di controllo, come i PLC (Programmable Logic Controller, ossia controllori logici programmabili).
Una Sensor Box svolge diverse funzionalità: connette in serie sensori anche di tipo diverso, converte il tipo di segnale, ricerca i guasti, preserva i circuiti di comando, rigenera i segnali in caso di lunghi cablaggi e preserva i contatti.
Le Sensor Box Gimatic sono utilizzate per il cablaggio dei sensori degli EOAT (End of Arm Tooling, componenti per organi di presa) per robot. Permettono di convertire segnali PNP e NPN. Gli ingressi e le uscite possono essere di tipo source (PNP), sink (NPN) o contatto pulito.
Molte Sensor Box possono essere collegate in serie per aumentare la quantità di sensori controllabili. Ci sono Led di riproduzione del segnale in entrata per facilitare l'individuazione dei problemi (non per il modello SB15). Vengono fornite con fascetta per cavi e kit per l'ancoraggio al profilo.
I vantaggi dell'approccio modulare della Sensor Box Gimatic
La scatola di connessione sensori modulare SBM di Gimatic consente di collegare in serie da 2 a 20 moduli in qualsiasi configurazione (PNP/NPN, NO/NC). Si ottiene un unico segnale per consentire le operazioni EOAT. Il manifold è composto da singoli moduli slave, uno per ogni segnale e configurabile individualmente, e da moduli master, tante unità quante sono le uscite richieste.
La Sensor Box SBM è modulare, extracompatta e scalabile. La Sensor Box prevede una configurazione manuale rapida, grazie ai selettori. Con questa Sensor Box, ogni sensore può essere configurato come NO oppure NC. C'è un ampio intervallo di tensioni di alimentazione. Possono essere connessi in serie al massimo 20 moduli sensori slave.
L'uscita cavi è orientabile, mentre i cavi sono flessibili. Sono disponibili cavi o prolunghe per le connessioni ai sensori. Il fissaggio è consentito su profili di alluminio standard.
Nella versione SBMM-E della Sensor Box di Gimatic, il modulo master aggiorna un’unica uscita digitale (contatti NO), mentre nella versione SBMM il modulo master aggiorna contemporaneamente due uscite digitali (contatti NO e contatti NC).
