Introdução aos Sensores para Robótica

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• Sensores 
– Introdução 
– Definições 
– Classificação: 
• Mecânicos. 
• Elétricos. 
• Magnéticos. 
• Térmicos. 
• Outros. 
Diversos sensores 
 
introdução 
• Do ponto de vista da robótica, podemos afirmar que um robô que 
não possui um sensor é apenas uma máquina, isto é, o robô precisa 
ter sensores para auxiliar na execução de tarefas, ajudando a 
determinar os parâmetros do ambiente que o cerca e do objeto a 
ser manipulado 
• Sensores são utilizados para prover informações para o sistemas 
automatizados fornecendo informações binárias ou analógicas e 
servem de elementos para efetuar controle ou detecção de erros 
para realimentação do sistema. 
 
 
Definição 
• Os sensores são chamados de elementos de realimentação. 
• Sensores são dispositivos que detectam informações sobre o robô e 
do meio onde ele está imerso e as transmite para o controlador do 
robô. 
• Sensores produzem um sinal que permite medir uma quantidade 
como: 
• Força, torque, temperatura, posição, velocidade, … 
 
Funçoes Dos Sensores 
• Os sensores no robô servem para: 
• Detectar a posição e orientação de suas diversas juntas. 
• Garantir a qualidade de produção. 
• Descobrir variações de forma e dimensão das peças 
produzidas. 
• Identificar obstáculos imprevistos. 
• Determinar e analisar defeitos. 
 
Classificação 
• Sensores podem ser classificados de diversas maneiras: 
• De acordo com o seu princípio de funcionamento. 
• Função realizada. 
• Localização. 
• Tipo de ativação. 
 
Principio de Funcionamento 
• 5 classes: 
• Mecânicos. 
• Elétricos. 
• Magnéticos. 
• Térmicos. 
• Outros, como acústicos, químicos, de proximidade, 
radioativos, tátil, ópticos, voz e visão. 
 
 
Sensores mecanicos 
• Usados para medir quantidades como: 
• Posição. 
• Velocidade. 
• Forma. 
• Força e torque. 
• Pressão. 
• Vibração, estresse. 
• Massa. 
 
Sensores Eletricos 
• Usados para medir quantidades como: 
• Tensão. 
• Corrente. 
• Carga. 
• Condutibilidade. 
 
Sensores magnéticos 
• Usados para medir quantidades como: 
• Campo magnéticos 
• Fluxo magnético. 
• Permeabilidade magnética. 
 
Sensores térmicos 
• Usados para medir quantidades como: 
• Temperatura. 
• Fluxo de calor. 
• Condutividade térmica. 
Calor específico 
 
 
Sensores segundo localização 
• Sensores podem ser categorizados de acordo com a função que 
realizam em: 
– Manipulação: 
• Que interagem com o meio ambiente do robô. 
• Ex: sensores de Força. 
– Aquisição: 
• Que permitem ao robô perceber seu próprio estado. 
• Ex: encoders. 
• Sensores podem ser categorizados de acordo com sua 
localização em: 
• Internos: encoders. 
• Externos: 
• Swiches, táteis, proximidade e fotoelétricos. 
• Interlocked: 
• Usados para proteger o robô. 
• Travam o robô até que certa condição se torne válida 
(pressão de fluido, temperatura alta, etc) 
 
 
Sensores segundo ativação 
• Sensores podem ser categorizados de acordo com sua ativação em: 
• Contato: 
• Existe um contato físico para a ativação. 
• Exemplo: switches 
• Sem contato: 
• Não existe contato físico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Potenciometro 
• São sensores analógicos que medem a posição compostos por um 
resistor variável , o qual divide a voltagem de acordo coma posição 
de uma régua móvel 
 
• Exemplo 
• Encontrar a tensão de saída de um potenciômetro com as seguintes 
características. Determinar também a Kp. Tensão de excitação = 12 
V; deslocamento total da haste = 320º; posição da haste = 64º. 
 
Encoders 
• São sensores digitais que medem posição mais utilizados em 
Robótica atualmente 
• – Resolução: é o ângulo resultante da transmissão de um pulso 
(menor ângulo que um encoder é capaz de medir) 
• – A resolução depende do número de slots (de 
 centenas a milhares em robótica) 
• – Tipos: absolutos e incrementais 
 
• Encoders Absolutos 
• Medem o ângulo sem necessidade de usar medidas anteriores 
• Utilizam vários pares de emissores e detetores de luz 
 
 
 
• Importância: medida da velocidade serve como realimentação para 
o sistema de controle, pois a velocidade do manipulador tem 
influência direta sobre o desempenho dinâmico do robô 
• Mais utilizado: tacômetro de 
 corrente contínua - dispositivo 
 analógico que fornece uma tensão de saída proporcional à 
velocidade de rotação do induzido 
 
 
Sensores de velocidade 
• Alternativa: acoplar circuito temporizador a um encoder 
incremental 
 
 
 
Resolver 
• Funciona como um transformador rotativo – possui enrolamento 
primário e secundário; 
• Enrolamento secundário no estator é defasado de 90º; 
• Bobina primária ligada ao rotor é excitada por uma corrente 
alternada; 
• Bobinas do estator recebem o fluxo magnético da bobina do rotor 
girando e é induzida uma tensão nas mesmas; 
• Tensão induzida no enrolamento do estator é em forma senoidal 
 
 
• Exemplo 
• No tempo t, a tensão de excitação de um resolver é 24V. O ângulo 
do ei xo é 90º. 
Qual o sinal de saída do resolver? 
 
• No tempo t, a tensão de excitação para um resolver é 24V e Vs1=17 
V e Vs2=-17 V. Qual o ângulo?