Sensores na robótica, como funcionam?

Os dispositivos sensoriais já existem há muito tempo. O primeiro termóstato foi introduzido no final da década de 1880. Os sensores infravermelhos existem desde o final dos anos 40. Gostaria de saber mais sobre as características técnicas dos sensores na robótica e os tipos que existem atualmente? Leia ou consulte o nosso Mestrado em Robótica.

Tabela de conteúdos

O que são os sensores na robótica?

Na sua forma mais básica, os sensores na robótica são dispositivos que detetam alterações no ambiente e produzem uma resposta. Estas mudanças podem provir de muitas fontes, tais como luz, temperatura, movimento e pressão. Se ligado a uma rede, um sensor pode partilhar dados com outros dispositivos e sistemas de gestão ligados.

Os sensores são cruciais para o funcionamento de muitas das empresas atuais. Podem alertar para potenciais problemas antes de se tornarem grandes problemas, permitindo às empresas efetuar manutenção preventiva e evitar dispendiosas paragens.

Características técnicas dos sensores na robótica

As características que todos os tipos de sensores têm são as seguintes:

Precisão: isto refere-se à proximidade entre o valor que o sensor regista e o valor que efetivamente tem.
Calibração: A resolução e precisão dos sensores pode ser melhorada através da sua calibração.
Resolução: refere-se à menor quantidade de mudança que o sensor consegue detetar e relatar.
Repetibilidade: Os sensores devem dar a mesma resposta sob as mesmas condições.
Temperatura: Os sensores devem conseguir manter uma temperatura controlada.

Aqui estão os tipos de sensores que existem.

Sensores de posição não óticos

Os sensores de deteção de posição na robótica são dispositivos que podem detetar o movimento de um objeto ou determinar a sua posição a partir de um ponto de referência estabelecido. Estes tipos de sensores podem ser utilizados para detetar a presença de um objeto ou a sua ausência.

Desta forma, pode utilizá-los para controlar respostas automatizadas num processo, soar alarmes ou desencadear outra atividade, conforme ditado pela aplicação específica.

Sensores óticos de posição

A maioria de nós interage com sensores óticos diariamente. Os sensores óticos de posição podem funcionar de duas maneiras diferentes. No primeiro tipo, a luz é transmitida de um emissor e enviada para um recetor na outra extremidade do sensor. No segundo tipo, o sinal luminoso emitido é refletido a partir do objeto a ser monitorizado de volta à fonte luminosa. Uma alteração nas características da luz, por exemplo, comprimento de onda, intensidade, fase ou polarização, é utilizada para estabelecer informações sobre a posição do objeto.

Este tipo de sensor oferece certas vantagens sobre os sensores não óticos, tais como alta precisão e resolução. No entanto, é verdade que são mais frágeis e sensíveis ao pó e a temperaturas extremas.

Sensores de velocidade

Os sensores de velocidade conseguem medir a velocidade de movimento de um corpo utilizando técnicas que podem ou não ser de contacto.

O íman do sensor de velocidade é suspenso numa membrana ou mola que se move através de uma bobina de arame. Devido à vibração, a bobina do fio move-se através do campo magnético do íman permanente e gera um sinal de tensão que é proporcional à velocidade dessa vibração.

Sensores de proximidade

Os sensores de proximidade são sensores que detetam o movimento ou a presença de objetos sem contacto físico e transmitem esta informação através de um sinal elétrico. Eles podem detetar que um objeto se encontra no alcance do sensor. Por este motivo, poderiam ser considerados como uma forma especializada de sensores de posição.

Os sensores de proximidade serão muito úteis em aplicações industriais e de fabrico, especialmente para a gestão de inventários e aplicações de segurança. Numa linha de produção automatizada, por exemplo, podem ser utilizados para a deteção, posicionamento, inspeção e contagem de objetos. Podem também ser utilizados para a deteção de peças num sistema de transporte industrial.

Os sensores de proximidade também se encontram na vida quotidiana. Por exemplo, nos smartphones, os sensores de proximidade são utilizados para detetar se um utilizador está a segurar o seu telefone perto da sua cara.

Como utiliza saídas semicondutoras, não há peças móveis que dependam do ciclo de funcionamento. Por conseguinte, a sua vida útil tende a ser mais longa em comparação com outros sensores.

Sensores de força

Os sensores de força são dispositivos concebidos para converter as forças mecânicas aplicadas, tais como forças de tração e de compressão, em sinais de saída. Estes podem ser enviados para bitolas, controladores ou computadores para informar os operadores ou servir como entradas para controlar máquinas e processos.

Os sensores de força são úteis numa vasta gama de produtos e aplicações. Entre eles, encontram-se em balanças de casa de banho, instrumentos musicais ou aplicações médicas. São também utilizados em automóveis para detetar a ocupação de assentos e no controlo de processos em instalações de fabrico.

Existem vários tipos diferentes de sensores de força, cada um dos quais usa diferentes tecnologias para detetar a magnitude de uma dada força e criar um sinal de saída. Os tipos mais comuns incluem células de carga, medidores de tensão e resistências de deteção de força.

Visão mecânica

Os sistemas de visão mecânica são conjuntos de componentes eletrónicos integrados, hardware e algoritmos de software, que fornecem orientação operacional através do processamento e análise de imagens capturadas do seu ambiente. Os dados adquiridos do sistema de visão são utilizados para controlar e automatizar um processo ou inspecionar um produto, ou material.

Muitas indústrias transformadoras adaptam sistemas de visão mecânica para executar tarefas que podem ser repetitivas, cansativas e demoradas para os trabalhadores. Com eles, aumenta-se a produtividade e reduzem-se os custos operacionais. Por exemplo, um sistema de visão mecânica numa linha de produção pode inspecionar milhares de peças por minuto. Os trabalhadores podem efetuar um tipo semelhante de inspeção manualmente. No entanto, é muito mais lento e mais dispendioso, sujeito a erros e nem todas as peças de trabalho são verificadas off-line devido a restrições de tempo.