José Manuel Pastor GarcíaJosé Manuel Pastor García

Curso de VeranoDiseño y construcción de un micro-robot

Curso de VeranoCurso de VeranoDiseño y construcción de un microDiseño y construcción de un micro--robotrobot

Sensores para micro-robots

ContenidoContenidoContenido

IntroducciónTecnologías y tipos de sensoresSensores de presenciaSensores de distanciaSensores de posiciónAplicaciones

IntroducciónIntroducciónIntroducción

Objetivos:• Control del movimiento• Detección del entorno

ObstáculosMarcasOtros robots

• Seguridad

Tipos de robotsTipos de robotsTipos de robots

Base fija: ArticuladosMóviles con patas:• Una pata• Mamíferos:

BípedosCuatro patas

• Reptiles • Insectos

Móviles con ruedas• Dos ruedas• Tres ruedas• Cuatro ruedas• + ruedas, orugas …

¿Cómo se controlasu movimiento?

Competiciones de Micro-RobotsCompeticiones de MicroCompeticiones de Micro--RobotsRobots

SumoRastreadoresVelocidadLaberintoBomberosFútbolPrueba libre

¿Qué percepción necesitan?

¿Cuál será su característicamás importante?

¿Qué es percepción?¿Qué es percepción?¿Qué es percepción?

Captar información Sensor• Un elemento eléctrico/mecánico/químico capaz

de convertir una característica del entorno en una medida cuantitativa

Cada sensor se basa en un principio de transducción: conversión de la energía de una forma a otra

Sentidos y órganos humanosSentidosSentidos y y órganosórganos humanoshumanos

Visión: ojos (óptico, luz)Oído: oídos (acústico, sonido)Tacto: piel (mecánico, calor, textura, ...)Olor: nariz (química, vapores)Gusto: lengua (química, líquidos)

Extensión del rango de percepción humano

Extensión del rango de percepción Extensión del rango de percepción humanohumano

Visión fuera del espectro visible• Cámara de Infrarrojos, visión nocturna

Visión activa• Medición con radar, sonar, láser, ...

Sonidos fuera del rango de los 20 Hz – 20 kHz• Medición con ultrasonidos

Análisis químicos que sustituyan el gusto o el olfato• Nariz electrónica

Radiación: α, β, γ-rays, neutrones, etc.

Transducción a magnitud eléctricaTransducción a magnitud eléctricaTransducción a magnitud eléctrica

Termistor: temperatura-resistenciaElectroquímica: química-tensiónFotoeléctrica: intensidad de luz-corrientePiro-eléctrica: radiación térmica-tensiónHumedad: humedad-capacitanciaLongitud (LVDT: Linear variable differentialtransformers): posición-inductanciaMicrófono: presión del sonido-tensión

Fusión e Integración SensorialFusión e Integración SensorialFusión e Integración Sensorial

Hombre: un órgano un sentido?• No necesariamente

Balance: orejasTacto: lenguaTemperatura: piel

Robot: • Fusión Sensorial:

Combina lecturas de distintos sensores en una estructura de datos uniforme

• Integración Sensorial:Usa la información de distintos snesores para hacer algo útil

Fusión sensorialFusión sensorialFusión sensorial

Un sensor no es suficiente habitualmente• Los sensores proporcionan medidas con ruido• La precisión esta limitada• No son totalmente fiables• La información que proporcionan del entorno

es limitada e incompleta, único punto de vista• La elección de un sensor puede resultar más

cara que la combinación de dos o más sensores más baratos

ProcesamientoProcesamientoProcesamiento

Fusión Interpretación

Sensor

Sensor

Sensor

Sensor

Detección Percepción

Preprocesado

Preprocesado

Preprocesado

Preprocesado

PreprocesadoPreprocesadoPreprocesado

Coloquialmente - ‘limpieza’ de las lecturas del sensor antes de usarlas• Reducción del ruido - filtrado• Re-calibración• Operaciones básicas - ej. detección de bordes

en visión• Suele ser único para cada sensor• Transforma la representación de los datos • En ocasiones se realiza mediante una

electrónica de acondicionamiento de señal

Fusión de datos sensorialesFusión de datos sensorialesFusión de datos sensoriales

Combina datos de diferentes fuentes• Medidas de diferentes sensores• Medidas en diferentes posiciones• Medidas en diferentes momentos

Suele usar técnicas matemáticas que tienen en cuenta la incertidumbre en la fuente de los datos• Métodos Bayesianos discretos• Redes de Neuronas• Filtro de Kalman

Produce un conjunto de datos mezclados (como si se tratara de un ‘sensor virtual’)

InterpretaciónInterpretaciónInterpretación

Específica de cada tareaHabitualmente utiliza información a-priori del problema para encontrar una mejor solución “Tricky“

Clasificaciones Clasificaciones Clasificaciones

Estado interno (proprioception) v.s. Estado externo (exteroceptive)• Realimentación de parámetros internos del robot, ej.

nivel de baterías, posición, velocidad, ángulos articulaciones, etc,

• Observación del entorno, objetos, etc.Activos v.s. pasivos• Emiten energía al entorno, ej., radar, sonar• Reciben la energía de forma pasiva, ej., cámara

Contacto v.s. sin-contactoVisuales v.s. no-visuales• Percepción basada en visión y procesamiento de

imágenesDigitales v.s. analógicos

Tipos de sensoresTipos de Tipos de sensoressensoresPresencia y/o distancia• Contacto, inductivo, capacitivo, óptico, ultrasonido, láser

Posición (lineal o angular)• Analógicos

PotenciómetrosResolver, SincroLVDT, Inductosyn

• DigitalesEncoders absolutosEncoders incrementalesRegla óptica

Orientación:• Brújula, giróscopo, inclinómetro, etc.

Posición absoluta• GPS, balizas activas, RF o ultrasonidos, balizas pasivas

Velocidad: Dinamo tacométricaAceleración, fuerza, carga: Acelerómetros, células de cargaSensores de visión: Cámaras

Caracterización del comportamiento de los sensores

Caracterización del comportamiento Caracterización del comportamiento de los de los sensoressensores

Parámetros básicos:• Rango dinámico:

Máximo valor / mínimo valor medibleDecibelios: 20 log (max./min.)

• Rango• Resolución

Sensor analógico: mínimo valor medible• Linealidad

Dentro del rango• Ancho de banda

Comportamiento real• Sensibilidad• Cross-sensitivity

Sensibilidad a parámetros externos.• Error, precisión• Repetibilidad• Errores aleatorios

Caracterización del comportamiento de los sensores

Caracterización del comportamiento Caracterización del comportamiento de los de los sensoressensores

Sensores Usados en RobotsSensoresSensores Usados en RobotsUsados en Robots

Solar Cell

Digital Infrared Ranging

Compass

Touch SwitchPressure Switch

Limit Switch

Magnetic Reed Switch

Magnetic Sensor

Miniature Polaroid Sensor

Polaroid Sensor Board

Piezo Ultrasonic Transducers

Pyroelectric Detector

Thyristor

Gas Sensor

Gieger-MullerRadiation Sensor

Piezo Bend Sensor

Resistive Bend Sensors

Mechanical Tilt Sensors

Pendulum Resistive Tilt Sensors

CDS Cell Resistive Light Sensor

Hall EffectMagnetic Field

Sensors

Compass

IRDA TransceiverIR Amplifier Sensor

IR ModulatorReceiverLite-On IR

Remote Receiver

Radio ShackRemote Receiver

IR Sensor w/lens

GyroAccelerometer

IR ReflectionSensor

IR Pin Diode

UV Detector

Metal Detector

Sensores Usados en RobotsSensoresSensores Usados en RobotsUsados en Robots

Sensores TáctilesSensores Resistivos• Sensores deformación, potenciómetros, fotocélulas, ...

Sensores de Infrarrojos• Reflexión, proximidad, distancia…

Sensores de UltrasonidosSensores Inerciales (miden la segunda derivada de la posición)• Acelerómetros, giróscopos,

Sensores de Orientación• Brújula, Inclinómetro

Sensores láserVisión, GPS, …

Sensores de contactoSensoresSensores de contactode contacto

Electromecánicos (fines de carrera)

¿Aplicaciones?

Sensores de proximidad.Inductivos

SensoresSensores de proximidad.de proximidad.InductivosInductivos

Sensores de proximidad.Inductivos

SensoresSensores de proximidad.de proximidad.InductivosInductivos

Ejemplos de aplicación

Sensores de proximidad.Inductivos

SensoresSensores de proximidad.de proximidad.InductivosInductivos

Ejemplos de aplicación

Sensores de proximidad.Efecto Hall, Lengüeta (reed)

SensoresSensores de proximidad.de proximidad.Efecto Efecto HallHall, Lengüeta (, Lengüeta (reedreed))

Sensores magnéticos

Alimentación. Vdc 4.5 Min.-16 Max.

Corriente Max. mA 25

Salida en colector abierto

Resistencia de carga Ohms 4.7K

Distancia detección Min. mm 8

Espectro ElectromagnéticoEspectro ElectromagnéticoEspectro ElectromagnéticoEspectro Visible

700 nm 400 nm

Sensores Basados en Espectro EMSensoresSensores Basados en Espectro EMBasados en Espectro EM

Radio y Micro-ondas• RADAR: Radio Detection and Ranging• Microwave Radar: insensible a nubes

Luz Coherente• Todos los fotones tienen la misma fase y

longitud de onda• LASER: Light Amplification by Stimulated

Emission of Radiation• LASER RADAR: LADAR

Sensores Basados en Espectro EMSensoresSensores Basados en Espectro EMBasados en Espectro EM

Sensibles a la luz• Ojos, cámaras, fotocélulas, etc.• Principio de funcionamiento

CCD - charge coupled devices (cámaras digitales)Efecto fotoeléctrico

Sensibles al InfraRojo• Detección de presencia/proximidad

Emisores: LEDs Infrarrojos (baratos)Baja resolución – usados para detección de obstáculos no para medidas precisas, operan en un rango pequeño

• Detección de diferencia de temperatura y construcción de imágenes

Sensores de detección de personasAplicación para visión nocturna

Sensores de InfrarrojosSensoresSensores de Infrarrojosde Infrarrojos

Basados en Intensidad• Sensores reflexivos• Fáciles de construir• Susceptibles a la luz ambiente

Modulados• Sensores de proximidad• Requiere señal modulada• Insensibles a la luz ambiente

Barrido• Sensores de distancia• Rangos de medida cortos• Insensible a la luz ambiente, color y reflexividad del

objeto

Sensores IR ReflexivosSensoresSensores IR IR ReflexivosReflexivos

Sensor reflexivo: • LED emisor IR + detector fotodiodo/fototransistor• Fototransitor: a más luz más corriente• La luz infrarroja es reflejada en una superficie

Aplicaciones:• Detección de objetos, • Seguimiento de líneas o paredes, • Encoder óptico

Inconvenientes:• Sensible a la luz ambiente • Susceptible a la reflexividad de los objetos

Sensores de presencia/proximidadÓpticos

SensoresSensores de presencia/proximidadde presencia/proximidadÓpticosÓpticos

Ejemplos de aplicación

Sensores IR ModuladosSensoresSensores IR IR ModuladosModuladosModulación y demodulación• Demodulador es sintonizado a la frecuencia específica de los

flashes de luz (32kHz~45kHz)• Flashes pueden ser detectados aunque sean muy estrechos• Menos susceptible a la luz ambiente y reflexión de los objetos• Utilizado en la mayoría de las unidades de control remoto

Lógica negativa:

Detecta = 0v

No detecta = 5v

Sensores de proximidad IRSensoresSensores de proximidad IRde proximidad IR

Sensores de proximidad: • Requiere un LED IR modulado• Rango de detección: varia según los objetos (blancos y brillantes, oscuros)

Aplicaciones:• Medidor de distancias (poco precisión)• Evitar obstáculos• Seguimiento de paredes o líneas

limitador demoduladorFiltro pasabandaamplificador

comparadorintegrador

Sensores de Distancia IRSensoresSensores de de DistanciaDistancia IRIR

Principio básico de operación:• IR emisor + lentes focalización + detector de posición

Modulated IR light

Sensores IR de DistanciaSensoresSensores IR de IR de DistanciaDistancia

Sharp GP2D02 IR Ranger• Rango: 10cm (4") ~ 80cm (30").• Moderadamente fiable• Inmune a la luz ambiente• Insensible al color y reflexividad del objeto• Aplicaciones: medida de distancias,

seguimiento de contornos, …

Sensores de proximidad/distancia.Sensor de Infrarrojos

SensoresSensores de proximidad/distancia.de proximidad/distancia.SensorSensor de Infrarrojosde Infrarrojos

Este detector de obstáculos por infrarrojos, permite a los robots hacer una navegación básica evitando los obstáculos. • El circuito utiliza dos emisores de infrarrojos modulados y un

receptor de IR amplificado, que permite captar las señales reflejadas por los objetos a una distancia de entre 20 y 65 cm.

• El sensor de infrarrojos se conecta con el microcontrolador principal mediante 2 salidas y 1 entrada digital.

• Alimentación 7-12V sin regular o 5 V regulados. Consumo medio 8 mA.

Encoder construido con IREncoderEncoder construido con IRconstruido con IR

Sensores de proximidad/distancia.Ópticos

SensoresSensores de proximidad/distancia.de proximidad/distancia.ÓpticosÓpticos

Telémetros por triangulación óptica

Sensores de proximidad/distancia.Ópticos

SensoresSensores de proximidad/distancia.de proximidad/distancia.ÓpticosÓpticos

Telémetros láser

Sensores de deformación• Resistencia = 10k a 35k• La resistencia aumenta con la deformación

Potenciómetros• Pueden usarse como sensor de posición• Fáciles de encontrar y montar

Fotocélulas• Bueno para detectar dirección/presencia de la luz• Resistencias no lineales• Respuesta lenta

Sensores ResistivosSensoresSensores ResistivosResistivos

Sensor

Medida del giro de unaarticulación

Detección de obstáculos

Sensor de carga

Sensors

Sensor

AplicacionesAplicacionesAplicaciones

Conexión de sensores resistivosConexiConexióónn de de sensoressensores resistivosresistivosDivisor de tensión:

Una resistencia fija y la otra variable

V

micro

R1

R2

Vsense

Comparador:

+-

Umbral binario

V

VRR

RVsense21

2

+= A/D convertidor

Digital I/O

Sensores de posición resistivos.Potenciómetro

SensoresSensores de posición resistivos.de posición resistivos.PotenciómetroPotenciómetro

Resistencia variable• Lineales • Angulares

Mono-vueltaMulti-vuelta

Potenciometro-ServomotoresPotenciometroPotenciometro--ServomotoresServomotores

Control directo de posiciónmediante el ancho de pulso

enviadoEl potenciometro determina el

ángulo girado por el eje

Modificado para girar de forma continua

potenciometro

Técnicas de navegación básicasTécnicasTécnicas de de navegaciónnavegación básicasbásicas

Posicionamiento relativo (Dead-reckoning)• Información requerida: incremental (interna)

VelocidadDirección

• La posición se va recalculando respecto al punto de inicio• Problema: acumulación de errores

Posicionamiento absoluto • Información requerida: absoluta (externa)

Referencias absolutas (paredes, esquinas, puertas, marcas)• Métodos

BrújulaBalizas activasGlobal Positioning Systems (GPS)Navegación con marcas (naturales o artificiales)Posicionamiento basado en mapas

Causas de la acumulación de errores

CausasCausas de la de la acumulaciónacumulación de de erroreserrores

Errores sistemáticos:a) Diámetros de las ruedas

desigualesb) Diámetro real distinto del

nominalc) Desalineamiento de las ruedasd) Resolución limitada, …

Errores no sistemáticos:• Suelos irregulares• Objetos inesperados en el suelo• Deslizamientos: suelo

resbaladizo; aceleraciones bruscas, derrapajes, perdida de contacto con el suelo

Sensores usados en navegaciónSensoresSensores usados en navegaciónusados en navegación

Sensores internos• Odometría (monitorización

del movimiento de las ruedas)

Encoders,Potenciómetros,Tacómetros, …

• Sensores Inerciales (miden la segunda derivada de la posición)

Giróscopos,Acelerómetros, …

Sensores externos• Brújula• Ultrasonidos• Láser• Radar• Visión• Global Positioning

System (GPS)

ENCODERSENCODERSENCODERS

CARACTERISTICAS• Basados en tecnología óptica• Suministran información digital

TIPOS DE ENCODERS• Encoders relativo• Encoders absoluto• Reglas ópticas

Circuito

decodificador

• Posición relativa

¿ calibracion ?

¿ direccion ?

¿ resolucion ?

rejilla

emisor

Encoder relativoEncoderEncoder relativorelativo

sensor

A

B

Encoder relativoEncoderEncoder relativorelativo

Encoder relativoEncoderEncoder relativorelativo

Encoder absolutoEncoderEncoder absolutoabsoluto

Encoder absolutoEncoderEncoder absolutoabsoluto

Encoder absolutoEncoderEncoder absolutoabsoluto

0123456789

# Binary0000

0001

0010

0011

0100

0101

0110

0111

1000

1001

0000

0001

0011

0010

0110

0111

0101

0100

1100

1101

Código GrayCódigo Código GrayGray

• La alta resolución resulta cara

something simpler ?

Encoder absolutoEncoderEncoder absolutoabsoluto

Encoder linealesEncoderEncoder linealeslineales

REGLA OPTICA

RESOLVERRESOLVER

RESOLVERRESOLVERRESOLVER

V1 = V sen(ωt) sen θV2 = V sen(ωt) cos θ

RESOLVERRESOLVERRESOLVER

RESOLVERRESOLVERRESOLVER

CONVERTIDOR R/D

SINCRO-RESOLVERSINCROSINCRO--RESOLVERRESOLVER

Las bobinas fijas forman un triángulo trifásico en estrella:• V13 = √3 V cos(ωt) sen q• V32 = √3 V cos(ωt) cos (q +120º)• V21 = √3 V cos(ωt) cos (q +240º)

Comparación entre sensores de Comparación entre sensores de posición angularposición angular

Robustez Rango Resolución Estabilidadmecánica dinámico térmica

Encoder mala media buena buenaResolver buena buena buena buenaPotenciometro regular mala mala mala

Sensores linealesde posición

Sensores linealesSensores linealesde posiciónde posición

LVDT Inductosyn

Sensor de posiciónTransductor de cable

SensorSensor de posiciónde posiciónTransductor de cableTransductor de cable

Los transductores de cable• Convierten desplazamiento lineal en señal eléctrica proporcional• Al enrollar el cable de arrastre en un tambor mecanizado con

alta precisión, un sensor angular (como pueden ser: potenciómetro, encoder, sincro, tacogenerador etc. ) fijado a dicho tambor nos dará la señal eléctrica, con resoluciones de hasta 0,05 mm y una linealidad del 0,1% ó 0,05%.

• Un muelle mantiene la tensión del cable de arrastre constante. • EL montaje del transductor de cable es muy simple y no

necesita de alineación.

Medición de distancia Medición de distancia Medición de distancia

Basados en el Tiempo de VueloLos pulsos medidos suelen ser generados por ultrasonidos, RF y fuentes de energía óptica.• D = v * t• D = distancia• v = velocidad de propagación de la onda• t = tiempo transcurrido

Sonido = 0.3 m/msRF/luz = 0.3 m/ns (Muy difícil medir distancias cortas1-100 metros)

Sensores Basados en SonidoSensoresSensores Basados en SonidoBasados en Sonido

SONAR: Sound Navigation and Ranging

• El sonido rebota en los objetos• La medida del tiempo de reflexión mide la

distancia• La medida del cambio de frecuencia – da la

velocidad relativa del objeto (efecto Doppler)• Murciélagos y delfines lo utilizan con

excelentes resultados• Los robots los usan con peores resultados

Sensores de proximidad/distancia.Sonar

SensoresSensores de proximidad/distancia.de proximidad/distancia.SonarSonar

Telémetros de ultrasonidos (sonar)

Sensores de UltrasonidosSensoresSensores de de UltrasonidosUltrasonidosPrincipio básico de operación:• Emite una ráfaga de US (50kHz), (oído humano: 20Hz to 20kHz) • Mide el tiempo transcurrido hasta detectar el eco.• Determina la distancia al objeto más próximo en esa dirección

Sensores de UltrasonidosSensoresSensores de de UltrasonidosUltrasonidos

La distancia es precisa pero no el ángulo de detección, 30º de incertidumbre.Rango típico: 20 cm. – 30 m.Problema: el tiempo de propagación en distancias por encima de 30 metros (v=340 m/s )

Polaroid Ultrasonic SensorsPolaroid Ultrasonic SensorsPolaroid Ultrasonic Sensors

Transductor:• Frecuencia 50 KHz• Vibraciones residuales pueden ser

interpretadas como eco de la señal• Emite una señal de bloqueo de señales

residuales los primero 2.38 ms. después de la transmisión

http://www.acroname.com/robotics/info/articles/sonar/sonar.html

– Desarrollado para el sistema automático de enfoque de una cámara– Rango: 6 pulgadas a 35 pies (15 cma 100 m)

Sensores de ultrasonidosSensoresSensores de de ultrasonidosultrasonidos

Aplicaciones:• Medida de distancias• Mapeado:

Detecta todos los objetos más próximos alrededor del robot

UltrasonidosUltrasonidosUltrasonidos

Polaroid 6500:Ángulo de 7,5º

Problemas de ruidosProblemas de ruidosProblemas de ruidos

Sensor LaserSensor LaserSensor Laser

Rango: 2-500 m.Resolución: 10 mmCampo de visión: 100º - 180ºResolución angular : 0.25ºTiempo de muestreo: 13-40 ms.Muy inmune al polvo y a la niebla

http://www.sick.de/de/products/categories/safety/

Sensores InercialesSensoresSensores InercialesInerciales

Giróscopos • Mide la velocidad de rotación• Aplicaciones:

Sensores de direcciónFull Inertial Navigation Systems

Acelerómetros • Mide las aceleraciones • Aplicaciones:

Sensores de choque, Análisis de vibraciones, ...

Giróscopos Giróscopos Giróscopos

Devuelven una señal proporcional a la velocidad de rotaciónHay una gran variedad basados en diferentes principios

Giróscopos Giróscopos Giróscopos

Acelerómetros Acelerómetros Acelerómetros

Mide la fuerza de inercia generada cuando una masa es afectada por un cambio de velocidad. Esta fuerza puede variar:• La tensión de un muelle • La deformación de un elemento• La frecuencia de vibración de una masa

AcelerómetrosAcelerómetrosAcelerómetros

Elementos: 1.Masa 2.Mecanismo de Suspensión 3.Sensor

Los de alta calidad incluyen realimentación para mejorar la linealidad

kxdtdxc

tdxdmF ++= 2

2

Sensores de aceleraciónSensoresSensores de aceleraciónde aceleración

Reactancia/capacidadvariable

Sensores de aceleración SensoresSensores de aceleración de aceleración

Microsistemas electromecánicos (MEMS)

Sensores de aceleración SensoresSensores de aceleración de aceleración

Galgas extensiométricas

Piezoléctrico

AcelerómetrosAcelerómetrosAcelerómetros

Los Piezorresistivos tamaño y peso mínimo y alta sensibilidad. La gama con elemento sensible de substrato de silicio pueden tener una ganancia de hasta 100mV/g, con peso menor a 0,5g y un ancho de banda entre 0..150Hz y 0..10kHz.

• No necesitan de electrónica sofisticada• Características: rangos: entre 0..±2g hasta 0..±5000g

precisión: < 1% F.E. • Aplicaciones típicas: biodinámica crash test y ensayos en

automóvil ensayos en vuelo y control medidas en bogieen sector del ferrocarril, test en túneles de viento , etc.

Los Capacitivos son de "bajo coste". • Opción: salida PWM, pensada para fabricantes que

quieren integrar un acelerómetro en su producto• Carcterísiticas: Rangos: entre 0..±3g hasta 0..±100g

Precisión: hasta 0,001 g, Ancho de banda: 0..160Hz hasta 10..1.500Hz

• Aplicaciones típicas: sistemas de alarma y seguridad, ensayos en vehículos, mediciones sísmicas, ...

Sensores de fuerza SensoresSensores de fuerza de fuerza

Reactancia/capacidadvariable

Galgas extensiométricas

Piezoeléctrico

Sensores fuerza-parSensoresSensores fuerzafuerza--parpar

CÉLULAS DE CARGA MINIATURA Y ULTRAMINIATURA • Aplicaciones: automoción, medicina, ensayos en

aeronáutica, etc.• Existen modelos con un espesor mínimo de hasta

2 mm• También existen células de carga de muy bajo

rango, con resoluciones tan bajas como 10 mN.

CÉLULAS DE CARGA INDUSTRIALES• Modelos de bajo perfil, especialmente robustas,

para aplicaciones industriales severas y ensayos de fatiga de hasta 500 t.

• También existen células para ambientes explosivos, modelos para control de esfuerzo en tornillos, sistemas de pesaje de alta velocidad, etc.

Sensores fuerza-parSensoresSensores fuerzafuerza--parparTRANSDUCTORES DE FUERZA 3 EJES.• Diseñados para aplicaciones de I+D mecánico,

permiten medir las 3 fuerzas y 3 momentos de torsión que están actuando en cada momento sobre el punto a estudiar.

• Los rangos de fuerza y par son muy variables. • Aplicaciones típicas: medida de esfuerzos en la

Industria del Automóvil, Aeronáutica, bancos de ensayo y Máquina Herramienta

ELECTRÓNICAS DE CONDICIONAMIENTO• Electrónica integrada en el propio sensor o en el

cable. Permiten alimentar el sensor con una tensión no estabilizada y suministran una señal de salida calibrada de alto nivel (±10 V, 0-5 V, 4-20 mA etc).

• Ventajas: ahorro de espacio y dinero, permitir llevar la señal a grandes distancias sin los problemas de ruido propios de las señales de bajo nivel procedentes de sensores extensiométricos.

Solar Cell

Digital Infrared Ranging

Compass

Touch SwitchPressure Switch

Limit Switch

Magnetic Reed Switch

Magnetic Sensor

Miniature Polaroid Sensor

Polaroid Sensor Board

Piezo Ultrasonic Transducers

Pyroelectric Detector

Thyristor

Gas Sensor

Gieger-MullerRadiation Sensor

Piezo Bend Sensor

Resistive Bend Sensors

Mechanical Tilt Sensors

Pendulum Resistive Tilt Sensors

CDS Cell Resistive Light Sensor

Hall EffectMagnetic Field

Sensors

Compass

IRDA TransceiverIR Amplifier Sensor

IR ModulatorReceiverLite-On IR

Remote Receiver

Radio ShackRemote Receiver

IR Sensor w/lens

GyroAccelerometer

IR ReflectionSensor

IR Pin Diode

UV Detector

Metal Detector

Sitios WebSitiosSitios WebWeb

http://www.omega.com/ (sensores)http://www.extech.com/ (sensores)http://www.agilent.com/ (instrumentos)http://www.keithley.com/ (instrumentos)http://www.tegam.com/ (instrumentos)http://www.edsci.com/ (visión)http://www.pacific.net/~brooke/Sensors.htmlhttp://www.sick.com/ (láser)http://www.ifm-electronic.com/ (sens. Industriales)http://www.sensing.es/ (sensores cast.)

SR04 RobotSR04 RobotSR04 Robot

ConclusionesConclusionesConclusiones

Hay ruido en las medidas de los sensoresOrigen: fenómenos naturales + ingenieríano idealConsecuencias: precisión limitadaFiltrado: • software: promediando, algoritmos de

procesamiento de señal• hardware “tricky”: condensadores

Competiciones de Micro-RobotsCompeticiones de MicroCompeticiones de Micro--RobotsRobots

SumoRastreadoresVelocidadLaberintoBomberosFútbolPrueba libre

¿Qué percepción necesitan?

ReferenciasReferenciasReferencias

Sensors for mobile robots: theory and applications, H. R. Everett, A. K. Peters Ltd, C1995, ISBN: 1-56881-048-2

Handbook of Modern Sensors: Physics, Designs and Applications, 2nd edition,Jacob Fraden, AIP Press/Springer, 1996.ISBN 1-56396-538-0.

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