다중

산업용 로봇은 정밀 조립 및 고속 집품/포장 작업에 그 어느 때보다 경제적입니다. 비전과 같은 기능이 향상됨에 따라 새로운 세대는 더욱 인간과 유사한 민첩성과 유연성을 제공합니다. 이제 안정적이고 비용 효율적인 촉각을 통해 깨지기 쉬운 물체를 처리하여 더욱 다양한 작업을 수행하고 인간과 더욱 안전하게 상호 작용할 수 있습니다.

로봇에 촉각 감지를 도입하기 위해 여러 가지 기술이 연구되었습니다. 여기에는 외부 힘에 의해 조절되는 미세유체 채널을 흐르는 액체 금속의 저항을 측정하는 액체 금속 센서가 포함됩니다. 이러한 유형의 센서는 로봇 손끝 전체에 통합될 수 있지만 국부적인 3D 힘을 측정하지는 않습니다. 대신 분산된 힘이 저항 변화에 매핑됩니다. 이러한 센서 그룹은 패턴을 감지할 수 있습니다. 따라서 이 기술은 주로 전용 훈련 후 전문 분류 작업에 사용됩니다.

또 다른 접근 방식은 고급 광학 카메라를 사용하여 그립 표면에 내장되거나 덮는 탄성 재료의 변형을 측정합니다. 이 기술은 상업적으로 이용 가능하며 이미 스마트 다중 모드 로봇 그리퍼에 사용되고 있습니다. 그러나 카메라에는 상당한 픽셀 배열이 필요하며 분석을 위해 비디오 속도로 데이터를 전송하려면 상당한 통신 대역폭과 전력이 필요합니다.

다른 광학 기반 솔루션은 전체 카메라 대신 포토다이오드 감지기의 사분면을 사용하여 이러한 문제 중 일부를 극복합니다. 내부에서 빛이 탄성 돔 안으로 들어오고 감지기는 접촉력으로 인한 돔의 변형을 감지합니다. 그러나 전력 소비는 일반적인 3D 자력계보다 몇 배 더 크므로 훨씬 더 간단하고 효율적인 대안을 제공할 수 있습니다.

이러한 자기 센서에서는 카메라 기반 시스템에 사용되는 것과 유사한 탄성 재료에 자석이 내장되어 있습니다. 후면에 장착된 자력계는 엘라스토머가 변형될 때 자석의 변위로 인한 자기장의 변화를 측정하여 3D 힘 감지 기능을 제공합니다. 이러한 여러 센서는 촉각 픽셀 또는 "탁셀(taxel)"로 상상할 수 있는 단일 출력 자력계를 사용하여 시연되었습니다. 연구원들은 단순한 단일 픽셀 및 2×2 어레이부터 자성 미세 입자로 구성된 15mm2 연속 자성 피부에 이르기까지 다양한 구성을 구축했습니다. 이와 같은 단일 픽셀 자기력 센서는 센서에 유연한 필름의 정현파 자화 및 딥러닝 기술을 결합하여 1mm 미만의 해상도를 달성했습니다.

여기에 언급된 자기 센서는 Melexis MLX90393 단일 픽셀 자력계를 사용했습니다. 자기 감지의 이점에는 상대적으로 낮은 전력과 최소한의 컴퓨팅 및 통신 오버헤드가 포함되지만 단일 픽셀 감지는 외부 자기장의 간섭에 취약합니다. 자력계 출력은 전기 모터 활성화, 다른 자석의 존재 또는 지구 자기장의 변화와 같은 근처의 관련 없는 영향으로 인해 왜곡될 수 있습니다.

동일한 집적 회로(IC) 패키지(그림 1) 내부에 여러 인접 픽셀이 있는 자기력 센서는 차동 측정을 활성화하여 표유 자기장에 대한 내성을 제공할 수 있습니다. 이 기사에서는 Tactaxis 경도 측정 다중 픽셀 자기 센서를 구축하고 테스트한 방법을 설명합니다.

Melexis MLX90372 선형 변위 센서는 경도 측정 감지 원리를 시연할 수 있는 편리한 플랫폼을 제공합니다. 이 센서는 일반적으로 호를 따라 각도 변위를 출력합니다. 그러나 테스트 모드에서 장치를 구성하면 메모리에서 개별 픽셀의 원시 자기 판독값에 직접 액세스할 수 있습니다. 센서는 표준 5mm × 4.3mm × 0.9mm TSSOP 패키지에 들어 있으며 다이당 2개의 픽셀이 있는 2개의 나란히 있는 CMOS 다이를 포함합니다. 따라서 이 단일하고 컴팩트한 구성 요소에는 약 2mm 간격으로 배치된 4개의 자기 픽셀이 포함되어 있어 자기장의 기울기를 측정할 수 있습니다. 각 픽셀은 필드 Bz의 일반 구성 요소와 Bx 평면 내 구성 요소를 감지합니다.