Nel campo dell’automazione industriale, i robot si affidano ai sensori per fornire informazioni essenziali per eseguire correttamente le operazioni.
Un rapporto prevede che il mercato globale dei sensori per robot industriali crescerà costantemente a un tasso di crescita annuo composto (CAGR) di circa l’8% entro il 2021. Per le applicazioni di rilevamento robotico che abbracciano i settori consumer e automobilistico, un altro rapporto afferma esplicitamente che i soli sistemi di visione raggiungeranno un mercato di 5,7 miliardi di dollari entro il 2027, mentre il mercato dei sensori di forza supererà i 6,9 miliardi di dollari.
Di seguito sono riportati i sensori più comunemente utilizzati nei robot industriali.
Sensori di visione 2D
La visione 2D si riferisce a una telecamera in grado di svolgere vari compiti, dal rilevamento di oggetti in movimento alla localizzazione di parti sui nastri trasportatori. Molte telecamere intelligenti possono rilevare parti e assistere i robot nel determinare la loro posizione, consentendo ai robot di regolare i propri movimenti in base alle informazioni ricevute.
Sensori di visione 3D
I sistemi di visione 3D richiedono due telecamere o scanner laser posizionati ad angoli diversi per rilevare la terza dimensione di un oggetto. Ad esempio, il prelievo dei pezzi utilizza la tecnologia di visione 3D per rilevare oggetti, creare immagini tri-dimensionali, analizzarli e selezionare il metodo di presa ottimale.
Sensori di forza/coppia
Se i sensori di visione forniscono occhi ai robot, i sensori di forza/coppia garantiscono loro la percezione tattile. I robot utilizzano questi sensori per rilevare la forza esercitata dai loro effettori finali. Solitamente posizionati tra il robot e la pinza, i sensori di forza/coppia garantiscono che tutte le forze applicate alla pinza siano monitorate dal robot.
I sensori di forza/coppia consentono applicazioni quali assemblaggio, guida manuale, insegnamento e limitazione della forza.
Sensori di rilevamento delle collisioni
Questi sensori sono disponibili in varie forme, progettati principalmente per fornire agli operatori un ambiente di lavoro sicuro-i robot collaborativi si affidano maggiormente a loro.
Alcuni sensori funzionano come sistemi di riconoscimento tattile, rilevando la pressione attraverso superfici morbide e inviando segnali per limitare o arrestare il movimento del robot.
Altri possono essere integrati direttamente nel robot. Alcune aziende utilizzano il feedback dell'accelerometro, mentre altre utilizzano il feedback corrente. In entrambi i casi, quando il robot rileva una forza anomala, attiva un arresto di emergenza per garantire la sicurezza.
Per consentire ai robot industriali di collaborare con gli esseri umani, il primo passo è identificare metodi per garantire la sicurezza dei lavoratori. Questi sensori assumono varie forme, dalle telecamere ai laser, progettati per informare il robot su ciò che lo circonda. Alcuni sistemi di sicurezza possono essere configurati in modo che quando una persona entra in una zona/spazio specifico, il robot rallenti automaticamente. Se la persona continua ad avvicinarsi, il robot smette di funzionare.
L'esempio più semplice è il sensore di sicurezza laser sulle porte degli ascensori. Quando il laser rileva un ostacolo, le porte dell'ascensore si fermano e si ritraggono immediatamente per evitare collisioni.
Altri sensori
Sul mercato sono disponibili numerosi sensori per diverse applicazioni. Gli esempi includono i sensori di tracciamento del cordone di saldatura.
Anche i sensori tattili stanno guadagnando popolarità. Solitamente montati su pinze, questi sensori rilevano e percepiscono la natura degli oggetti afferrati. I sensori solitamente possono rilevare la forza e determinarne la distribuzione, rivelando la posizione precisa dell'oggetto. Ciò consente il controllo sulla posizione di presa e sulla forza applicata dall'effettore finale. Inoltre, alcuni sensori tattili possono rilevare cambiamenti di calore.
I sensori di visione e prossimità, simili a quelli richiesti per i veicoli autonomi, includono telecamere, infrarossi, sonar, ultrasuoni, radar e lidar. In determinati scenari possono essere utilizzate più fotocamere, in particolare per la visione stereoscopica. La combinazione di questi sensori consente ai robot di determinare dimensioni, identificare oggetti e misurare distanze.
I sensori RFID (Radio Frequency Identification) forniscono codici di identificazione e consentono ai robot autorizzati di accedere a informazioni aggiuntive.
I microfoni (sensori acustici) aiutano i robot industriali a ricevere comandi vocali e a riconoscere suoni anomali in ambienti familiari. Se abbinati a sensori piezoelettrici, possono identificare ed eliminare il rumore indotto dalle vibrazioni-, prevenendo un'errata interpretazione dei comandi vocali. Algoritmi avanzati possono persino consentire ai robot di comprendere le emozioni di chi parla.
Il rilevamento della temperatura fa parte dell'auto-diagnostica del robot, aiutandolo a determinare l'ambiente circostante ed evitare fonti di calore potenzialmente dannose.
Utilizzando sensori chimici, ottici e di colore, i robot possono valutare, regolare e rilevare i problemi presenti nel loro ambiente.
Per i robot umanoidi in grado di camminare, correre o persino ballare, la stabilità è una delle principali preoccupazioni. Richiedono sensori simili a quelli degli smartphone per fornire dati di posizione precisi. Le applicazioni utilizzano sensori a 9-gradi-di libertà (9DOF) o unità di misurazione inerziale (IMU) con accelerometri a 3 assi, giroscopi a 3 assi e magnetometri a 3 assi.
I sensori sono componenti critici che consentono l'intelligenza del software; senza di essi molte operazioni complesse sarebbero impossibili. Non solo facilitano attività complesse, ma garantiscono anche che queste operazioni rimangano ben-controllate durante tutta l'esecuzione.