SENSORES DE UN ROBOT

SENSOR DE SONIDO

El uso de micrófonos en un robot se puede hallar en dos aplicaciones: primero, dentro de un sistema de medición de distancia, en el que el micrófono recibe sonidos emitidos desde el mismo robot, luego de que éstos rebotan en los obstáculos que tiene enfrente, es decir, un sistema de sonar; y segundo, un micrófono para captar el sonido ambiente y utilizarlo en algún sentido.

En este segundo caso, hay dos razones básicas para que un robot esté provisto de un micrófono u otro sensor de sonido (como los piezoeléctricos): recibir órdenes a través de sonidos (palabra o tonos) y, un poco más avanzado, determinar la dirección de estos sonidos. Ambas opciones le dan al robot la posibilidad de interactuar de una manera muy interesante con una persona que le hable.

En sentido técnico, la implementación más básica serían aquella en la que se coloca el micrófono dentro de una bocina direccional, algo así como un concentrador parabólico de radar, de modo que haga de pantalla en todos los sentidos excepto en una dirección bien definida. Si el robot detecta un sonido (con otro sensor o con el mismo) hace girar la bocina como un radar y busca la dirección del sonido por una simple medición del máximo volumen. Es obvio que un sistema así está demasiado sujeto a errores, ya que el robot puede resultar engañado con sonidos de intensidad variable, y también puede ocurrir que el sonido no dure lo suficiente como para determinar la dirección.

SENSOR DE CONTACTO

Se emplean para detectar el final del recorrido o la posición límite de componentes mecánicos. Por ejemplo: saber cuando una puerta o una ventana que se abren automáticamente están ya completamente abiertas y por lo tanto el motor que las acciona debe pararse. Los principales son los llamados fines de carrera (o finales de carrera). Se trata de un interruptor que consta de una pequeña pieza móvil y de una pieza fija que se llama NA, normalmente abierto, o NC, normalmente cerrado. SENSOR DE LUZ Es este caso, el estímulo que produce movimientos de respuesta es la luz. El robot, puesto en un ambiente a oscuras, se mantiene quieto. Al iluminarlo, se accionarán los motores de tal modo que seguirá los movimientos de un haz de luz (una linterna, por ejemplo), girando y persiguiendo siempre el punto de mayor iluminación. Los elementos sensoriales (o sensores) son resistores variables ante la luz (Light Dependent Resistor, o LDR), en castellano llamados fotorresistencias. Como el robot responde con movimientos sobre un plano, que serán en seguimiento de la luz hacia la derecha o hacia la izquierda, tendremos dos de estos sensores LDR, y dos circuitos iguales que amplifican su señal hasta el nivel de potencia que necesita cada motor para moverse. El funcionamiento se basa en que el fotorresistor, al ser iluminado, disminuye fuertemente su valor resistivo. Esto interrumpe la corriente del primer transistor conectado a él, el 2N3904. El resistor de 1K (1.000 ohms) que une el sensor de la base del transistor cumple solamente una función de separación de ambos circuitos. El descenso del valor de corriente en la base del transistor 2N3904 hace que éste se abra como una llave (circuito colector-emisor). Esto habilita el paso de corriente desde el voltaje positivo hacia la base del transistor amplificador final, el PN2222A, a través del diodo emisor de luz (LED), que se coloca en esa parte del circuito sólo a modo de indicador: si está iluminado, el motor gira hacia adelante. El transistor PN2222A se cierra como una llave (circuito colector-emisor), y de este modo el motor recibe alimentación. SENSOR DE DISTANCIA Sensor de distancias por ultrasonidos para Robonova 1 que incluye un sensor Maxsonar EZ1 con cable de conexión tipo servo y una carcasa frontal especialmente mecanizada para alojar el sensor en su interior. El sensor utilizado esta basado en el sensor de ultrasonidos Maxsonar EZ1 que destaca por su pequeño tamaño y bajo consumo. El sensor MaxSonar- EZ1 detecta objetos situados entre 0 y 6,45 metros de distancia, proporcionando los datos obtenidos del cálculo de la distancia con una resolución de 1 pulgada (2,54 cm). El sensor se atornilla en el interior de la carcasa frontal incluida de forma que se sitúa en la parte central del pecho del Robonova. El sensor incluye un cable de conexión tipo servo para conectarlo directamente en el circuito de control del Robonova. Se incluyen el sensor, la carcasa y los tornillos. SENSOR TERMICO TPA81 es un sensor térmico de 8 pixeles capaz de medir la temperatura de un objeto a distancia. Este sensor esta formado en realidad por una matriz de 8 sensores colocados linealmente de forma que puede medir 8 puntos adyacentes simultáneamente. A diferencia de los sensores pir utilizados en sistemas de alarmas y detectores para encender luces, el sensor térmico no necesita que haya movimiento para detectar el calor, por lo que su aplicación en el campo de la robótica, abre gran cantidad de aplicaciones no disponibles hasta ahora. El sensor se conecta por bus I2C y además se le puede conectar un servo estándar que es controlado por el propio sensor para hacer un barrido y tomar 32 mediciones diferentes, obteniendose un mapa térmico de 180 grados. El TPA81 es capaz de detectar la llama de una vela a 2 metros de distancia y además no le afecta la luz ambiental. SENSOR INFRARROJO El Sharp GP2D12 es un sensor medidor de distancias por infrarrojos que indica mediante una salida analógica la distancia medida. La tensión de salida varia de forma no lineal cuando se detecta un objeto en una distancia entre 10 y 80 cm. La salida esta disponible de forma continua y su valor es actualizado cada 32 ms. Normalmente se conecta esta salida a la entrada de un convertidor analógico digital el cual convierte la distancia en un numero que puede ser usado por el microprocesador. La salida también puede ser usada directamente en un circuito analógico. Hay que tener en cuenta que la salida no es lineal. El sensor utiliza solo una línea de salida para comunicarse con el procesador principal. El sensor se entrega con un conector de 3 pines. Tensión de funcionamiento 5V, Temperatura funcionamiento:-10 a 60ºC, Consumo Medio: 35 mA. Margen de medida 10cm a 80 cm Sensores de presión y fuerza El sensor de fuerza o presión mf01 autoadherible para Arduino es ideal para detectar una fuerza aplicada en la membrana. Básicamente, al detectar una flexión en la membrana el sensor cambia su resistencia interna. Este sensor esta fabricado de 2 capas separadas por un espaciador, cuanto más se presiona, por ejemplo, más puntos de elemento activo tocan el semiconductor. Por lo tanto, esto hace que la resistencia disminuya. Cuando no es presionado, su resistencia es de aproximadamente 20 MΩ. Su rango de presión varía de 30 gramos a 1 Kg. Por lo que basta con ponerlo en un divisor de tensión, para poder medir la salida en voltaje con algún ADC. Sensores de gravedad Es un pequeño sensor de presión resistivo con una superficie de contacto de 4 mm de diámetro. El sensor varía su resistencia según la presión o fuerza aplicada en el área circular. Cuanto más se presione, menor será su resistencia. Cuando no es presionado, su resistencia es superior a 1MΩ. Puede detectar presión desde tan solo 2 gramos y aunque puede soportar hasta 50Kg de presión, es muy delicado así que no lo fuerces demasiado para no romperlo. Tiene una extensión que termina en dos puntas que se pueden soldar cómodamente. Es muy sencillo de utilizar y puede tener multitud de aplicaciones en muchos proyectos electrónicos que no requieran de gran precisión.