Robot Bilimi Robot Algılayıcıları (Sensörler) Öğr. Gör. M. Ozan AKI r1.0
Robot Algılayıcıları Sensörler, Robotun çevresini algılamasını ve buna göre tepki vermesini sağlayan devrelerdir. Sensörler, fiziksel büyüklükleri elektriksel sinyallere çeviren elektronik devrelerdir. Bu sinyaller robot kontrol birimi tarafından okunarak değerlendirilir
Mekanik Mikro-Siviç Üç bağlantı ucu bulunur. C: Ortak uç NO: Normalde Açık NC: Normalde Kapalı Mekanik temas için bir kolu vardır.
Mekanik Mikro-Siviç Normal konumda, C ile NC uçları kısa devre ve C ile NO uçları açık devredir. Kola mekanik baskı olduğunda kontaklar konum değiştirerek, C ile NO kısa devre olur, C ile NC açık devre olur. Baskı ortadan kalktğında eski konumuna döner.
Mekanik Mikro-Siviç Örneğin robotun ya da robot kolun bir cisme oldukça yakınlaştığını hatta temas ettiğini anlamasını sağlar. Bu şekilde bir cismi tutabilir ya da çarpmayı önlemek için durabilir. Fiziksel olarak temas etmesi dezavantajdır ve bu temas çok yakın mesafede gerçekleştiği için ani tepki verilmesine neden olabilmektedir.
Reed Röle (Manyetik Siviç) Reed röleler, genellikle tek kontaklı ve normalde açık kontağa sahiptir. Fiziksel bir temas olmadan, bir manyetik alana maruz kaldığında (mıknatıs gibi) kontak kapanır.
Reed Röle (Manyetik Siviç) Reed röleler, fiziksel tems olmadan algılaması avantajdır ancak bu mesafe oldukça kısadır. Dezavantajı ise, algılayacağı cismin üzerinde bir sabit mıknatıs olması gerektiğidir. Robotlarda, tekerleğin bir kenarına mıknatıs yapıştırarak o tekerleğin kaç tur döndüğünü saymak amacıyla kullanılabilmektedir.
Cıvalı Sensör Yatay / dikey pozisyon algılamak için en basit sensör türüdür. Cam tüp içerisindeki civa, tüp dikey konuma geldiğinde kontakları kısa devre eder. Yatay konumda ise kontaklar açık devredir. Örneğin, mobil bir robot, devrilip devrilmediğini ya da devrilme açısına yaklaştığını bu sensörler ile anlayabilir.
Hall Effect Sensörü Çalışma prensibi olarak reed röleye benzerler. Ancak bu sensörlerde hareketli mekanik parça yoktur, tamamen yarıiletken malzemeden imal edilmiştir.
Endüktif Yaklaşım Sensörü Oluşturduğu manyetik alanla, önüne gelen ferromanyetik bir cismi yakın mesafeden fiziksel temas olmadan algılayan sensörlerdir. Daha çok endüstride ve endüstriyel robotlarda kullanılır.
Kapasitif Yaklaşım Sensörü Önüne yaklaşan cismi fiziksel temas olmadan yakın mesafeden algılayabilir. Daha çok endüstriyel ortamlarda kullanılır.
IR Hareket Sensörü Sıcakkanlı canlılar, çevrelerine kızılötesi radyasyon yayarlar. IR hareket sensörü, bu radyasyonu algılar. Bir robotun, o anda çevresinde bir canlı varlığın bulunduğunu anlamasını sağlar. Bu sensör, otomatik yanan ışıklarsa kullanılan sensörlerle aynıdır. Dolayısıyla hareketsiz kalındığında algılama durur.
Yağmur / Islaklık Sensörü Birbirine yakın iletken yollar, aralarına su damlacıkları geldiğinde iletken hale gelir Bu şekilde, dış ortamın ıslak ya da yağmurlu olup olmadığı anlaşılabilir. Örneğin, dış ortamda gezen mobil bir robot, ıslanmaktan kaçınmak için kapalı bir mekana sığınabilir.
Işık Sensörleri Üzerine düşen ışık miktarıyla ters orantılı olarak direnci değişen sensörlerdir. Genellikle analog girişlere bağlanarak ışık miktarı sayısal bilgiye dönüştürülür. Bir robot, dış ortamın karanlık ya da aydınlık olduğunu bu şekilde algılayabilir. Örneğin gece olduğunda farkedilmek için uyarı ışıklarını yakabilir.
Açık / Koyu Algılayan Sensörler Yerdeki koyu ve açık desenlerin algılanmasını sağlayan sensörlerdir. Çizgi izleyen robotların vazgeçilmez parçasıdır. Yakın mesafedeki zemine IR (Infrared - kızılötesi) ışık gönderilir. Siyah ya da koyu alandan ışık geri yansımazken, Beyaz ya da açık renkli zeminden ışık geri yansır. Yansıyan ışık alıcı tarafından algılanarak zemin rengi tespit edilmiş olur.
Açık / Koyu Algılayan Sensörler Ancak bir tek sensör ile çizgi gibi yapısal bir şekli algılamak pek olanaklı değildir. Çizgiyi algılamak için bu sensörlerden en az üç adet olmak üzere yan yana dizilmiş haliyle modüller üretilmiştir.
Renk Sensörü (Color Sensor) Yüzeyin rengini bildiren sensörlerdir. Yüzeye gönderdiği ışıktan yansıyan temel renkleri algılar. Çizgi izleyen robotlardaki gibi, yüzeydeki faklı renklerdeki kodları ya da şeritleri takip eden sensörlerde kullanılabilir.
Ateş / Alev Sensörleri Üzerindeki IR (Infra-Red) sensör ile alevden yayılan 760nm - 1100nm dalgaboyundaki ışıkları algılayarak bir alev ile karşı karşıya olduğunu anlar. Örneğin, orman yangınlarını tespit eden bir robot, ya da otomatik söndürme robotlarında kullanılabilir
Kuvvet Sensörleri Büküldüğünde, şekli değiştiğinde direnci değişen sensörlerdir. Bundan yararlanarak, örneğin bu sensör bir metal profil üzerine yapıştırıldığında, metal profildeki eğilmeyi, dolayısıyla bu metale etki eden kuvveti ölçer
Kuvvet Sensörleri Örneğin, robot gövdesine bu sensörlerden yapıştırılarak, robotun kendi gövdesine etkiyen kuvveti ölçmesi sağlabilir. Bu şekilde robot, gövdesinin dayanabileceği kuvveti karşılaştırarak deforme olmadan bu kuvvetten kaçınabilir.
Cisim Algılama Sensörleri Bu sensörler, bir infrared ışık demeti göndererek bu ışığın yansımasını algılarlar Eğer yakınlarda bir cisim, duvar, nesne varsa, ışık buradan yansıyarak algılayıcı tarafından algılanır. 150cm mesafeye kadar algılayabilirler.
Cisim Algılama Sensörleri Özellikle sumo robotların vazgeçilmez parçasıdır. Sumo robotlar, platform üzerindeki rakipleri bu tür sensörlerle algılarlar. Bunun dışında, mobil robotların engellere çarpmadan ilerlemesini sağlamak için de kullanılmaktadır. Robot, ilerlerken önündeki ya da yanındaki engelleri algılayarak buna göre yön değiştirebilir
Cisim Algılama Sensörleri Ultrasonik sensörler, verici kısmından bir ultrasonik bir ses paketi göndererek bu sesin yansımasını dinler. Ses hızının, havada ilerleme hızı bilindiğinden (300 m/s), sesi gönderdikten sonra yansımasının ne kadar sürede geri döndüğünü ölçerek mesafeyi kolayca algılar.
Cisim Algılama Sensörleri Örneğin, ses gönderildiği andan itibaren 100ms sonra geriye geldi ise; Mesafe = (300 * 0,1) / 2 Mesafe = 15 metredir Bu sensörlerle, cisimlerin uzaklığı hassas bir şekilde ölçülebilmektedir. Bu nedenle haritalama yapan mobil robotlarda kullanılabilmektedir.
Enkoder Dönen mil, tekerlek gibi hareketleri ölçmek amacıyla kullanılır. Bir tekerleğin hangi yöne ve kaç tur, kaç derece döndüğünü algılayan sensörlerdir. Özellikle tekerlekli mobil robotlarda, robotun yol boyunca ne kadar ilerlediğini ölçmek ya da robotun sabit hızla ilerlemesini sağlamak için kullanılır.
İvme (Accelerometer) Sensörü Hareketli robotlarda ivmeyi ve ivmenin yönünü ölçen sensörlerdir. Daha çok dengede durması gereken multikopter, ayaklı robot, tek tekerlekli robot, Ginger tipi robotlarda kullanılır.
Jiroskop (Gyroscope) Sensörü Bu sensör modülü, üzerinde bulunduğu robotun iki eksendeki eğim bilgilerini verir Daha çok, multikopter gibi uçan robotlarda ve dengede durması gereken tek tekerlekli, Ginger tipi ve ayaklı robotlarda kullanılır. Genellikle Jiroskop ile İvme sensörleri tek modül olarak satılır.
Pusula (Compass) Sensörü Dünyanın manyetik kuzeyini gösteren sensördür. Robot, kuzey kutbuna göre üç boyutlu pozisyonunu bilir. Özellikle doğada dolaşan mobil ya da uçan robotlarda kullanılır. Haritalama yapan robotlarda, referans noktası bilgisi sağlayabilir.
GPS (Global Positioning System) Dünya yüzeyinde enlem ve boylam olarak net konum bilgisi, yer değiştirme ve hız bilgisini veren sensördür. Mobil robotlarda, robotun tam olarak nerede olduğunu bilmesini sağlar. Özellikle bir haritaya göre hareket eden robotlarda kullanılır.
Yükseklik (Altimeter) Sensörü Deniz yüzeyini referans alaran yükseklik bilgisini verir Multikopter gibi uçan robotlarda kullanılır. Robot, ne kadar yükseldiğini bu sensörden anlayabilir.
Titreşim (Vibration) Sensörleri Herhangi darbe ya da dokunma olduğunda çıkış veren sensörlerdir. Örneğin bir cismin robota çarptığını ya da robotun bir yere çarptığını algılayabilir.
Sıcaklık (Temperature) Sensörleri Sıcaklık ölçümü için çok sayıda faklı sensörler üretilmiştir. Bunlar Analog ya da Digital çalışabilirler
Sıcaklık (Temperature) Sensörleri NTC / PTC Sensörleri, sıcaklıkla direnci değişen sensörlerdir. NTC: Sıcaklık arttıkça direnci azalır. PTC: Sıcaklık arttıkça direnci artar
Sıcaklık (Temperature) Sensörleri DS18B20 ve DHT11 sensörleri, sıcaklık bilgisini dijital olarak verirler. Bunlardan DHT11 sensörü, aynı zamanda bir NEM sensörü ile entegre edilmiştir ve hem sıcaklık hem nem bilgisini verir.
Sıcaklık (Temperature) Sensörleri Robotlarda sıcaklık sensörleri, dış ortam sıcaklığını okumaktan çok, kendi iç organlarının (motor, pil gibi) ne durumda olduğunu öğrenmek için kullanılır. Örneğin, örneğin piller yük altında aşırı ısındığında ömürleri hızla tükenir. Ya da motor sıcaklıkları aşırı arttığında motorlar yanabilir. Bu gibi durumlarda gücü azaltmak ya da biraz dinlemek iyi olacaktır.
Akım (Current) Sensörleri Akım, bir elektrikli cihazın aküden ya da pilden çektiği gücü tanımlar. P = V * I Robotun, motorların ne kadar enerji harcadığını bilmesi faydalı olabilir. Bu şekilde ne kadar menzilinin kaldığını, ne kadar güçle ne kadar yol alabileceğini hesaplayabilir.
Ses (Sound) Sensörleri Bir robot için ses, belki insanla iletişim kurmanın bir yolu olabilir. Bir robot, insansan sesli emirler almak için programlanmış olabilir. Sesi algılamak için kullanılan sensörlere mikrofon denir.
Görüntü (Image) Sensörleri Bir robot için görüntü, çevresini insan gibi görmesinin tek yoludur. Bir robot, kamera ile elde ettiği görüntüleri yorumlayarak insan gibi olmasa da bazı çıkarsamalar yapabilir. Ancak bunun dezavantajı, önemli miktarda bellek ve işlemci gücü gerektirmesidir.