SENSORES

La importancia de los sensores en robótica

La robótica es sin duda una de las ciencias con mayor evolución en los últimos años y que además poco a poco se va introduciendo en las aulas de nuestros hijos. Es una ciencia muy completa que combina diversas facetas técnicas y que ya no suena como algo futurista sino como algo muy actual. 

En el post de hoy veremos la gran importancia que tienen los sensores en robótica y que, sin ellos, los robots no podrían tener la funcionalidad que tienen y que requerimos.

Los sensores en robótica

Un robot por su propia definición, debe ser una máquina capaz de relacionarse con el entorno que le rodea e interactuar con el mismo para tomar decisiones. Los seres humanos dispones de un sistema sensorial que nos permite interrelacionarnos con lo que nos rodea.

De la misma manera, los robots precisan de dicho sistema sensorial para adaptar sus movimientos y las acciones a realizar en función de los estímulos o respuestas que reciba de todo aquello que le rodea. Para conseguir esto, se utilizan diversos tipos de sensores que permiten dotar al robot de información precisa y al momento del entorno que le rodea.

Al inicio de la robótica, los sensores eran dispositivos muy básicos y limitados, pero hoy en día podemos encontrar todo tipo de sensores de gran precisión. La industria de los sensores también evoluciona rápidamente y el nivel de sofisticación actual de estos elementos es muy elevado.

Cómo funciona un sensor

Más adelante veremos los diferentes tipos de sensores que podemos utilizar en robótica, pero primero es interesante conocer cómo funciona un sensor.

Un sensor es un dispositivo diseñado para percibir información externa de una magnitud física o química y transformarla en un valor electrónico que sea posible introducir al circuito de control de un microcontrolador, como puede ser Arduino, de modo que el robot sea capaz de cuantificarla y reaccionar en consecuencia en base a su programación.

Un sensor consta de algún elemento sensible a una magnitud física o química, como por ejemplo la intensidad o color de la luz, la temperatura, la presión, el magnetismo, la humedad,… y debe ser capaz, por su propias características, o por medio de dispositivos intermedios, de transformar esa magnitud física en un cambio eléctrico que se pueda alimentar en un circuito que la utilice directamente, o sino en una etapa previa que la condicione (amplificando, filtrando, etc.), para que finalmente se pueda utilizar para el control de un robot.

Tipos de sensores

Como hemos comentado, existe una gran diversidad de sensores y a continuación mencionaremos aquellos que más suelen utilizarse.

Sensores de velocidad: Son sensores que se utilizan para determinar la velocidad de movimiento de los robots. Estos sensores determinan la velocidad de giro de los motores. Este tipo de sensor se llama tacómetro. A partir de estas medidas, se utilizan actuadores (otro tipo de dispositivos), con el fin de modificar la velocidad de giro de los motores.

Sensores de luz: Dentro de los sensores de luz, existen una amplia gama de dispositivos con diferentes funciones, estamos hablando de fotodiodos, fotorresistores e incluso cámaras de video. Su función es determinar la cantidad de luz existente en el entorno del robot con el fin de actuar en función de los valores obtenidos.

Sensores de distancia: Los sensores de distancia determinan la distancia existente a un objeto. Pueden ser de dos tipos, ya sea por infrarrojos o bien por ultrasonidos. Los basados en ultrasonidos ofrecen información de la distancia mientras que los que funcionan por infrarrojos suelen emplearse para detectar objetos en ciertos rangos de distancia y excepcionalmente también dan información de la distancia.

Sensores de sonido: Mediante estos sensores, los robots reaccionarán al sonido. Dentro de esta gama de sensores se engloban micrófonos y captadores piezoeléctricos. Estos sensores, además de usarse para captar sonido, se pueden usar también para medir distancias, al emitir el robot un sonido y medir el tiempo de rebote de dicho sonido en el obstáculo.

Sensores de temperatura y humedad: Los sensores de temperatura se pueden utilizar para diferentes aplicaciones en robótica. La más básica para activar dispositivos ante cambios de temperatura. Existen diferentes tipos de sensores de temperatura como son termistores, pirosensores o termorresistencias. En función del uso que se vaya a dar, se usarán de un tipo u otro. De la misma forma existen sensores de humedad que suelen ser capacitivos o resistivos para detectar cambios de humedad en el ambiente.

Además de todos estos sensores que hemos comentado, podemos encontrar muchos más como de magnetismo, de ubicación geográfica, de gravedad o de presión y fuerza. El abanico es muy amplio. Lo que tenemos que tener claro es que un robot sin sensores es de muy poca utilidad a no ser que tenga una función muy específica que no requiera de sensores.

Si estás haciendo tus pinitos con Arduino, debo indicarte que en el mercado puedes encontrar packs de sensores específicos para esta placa y que te permitirán realizar proyectos interesantes. Explícanos tu experiencia.

TIPOS DE SENSORES

SENSOR DE DISTANCIAS POR ULTRASONIDOS ROBONOVA

Sensor Ultrasónico con Carcasa de Fijación     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. Manual de instrucciones Aquí.     

S320085 SENSOR TERMICO DE 8 PIXELES CON BARRIDO TPA81

SENSOR TERMICO DE 8 PIXELES CON BARRIDO TPA81

Piro Sensor de Matriz Lineal. 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.

S320103 SENSOR INFRARROJOS SHARP GP2D12

SENSOR INFRARROJOS SHARP GP2D12

Medidor Analógico de Distancias por Infrarrojos.       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. Hoja de características técnicas en formato pdf.

S320105 SENSOR INFRARROJOS SHARP GP2D15

SENSOR INFRARROJOS SHARP GP2D15

Medidor de Distancias Preajustado a 24 cm.     El Sharp GP2D15 es un sensor medidor de distancias por infrarrojos que indica mediante una salida digital si hay un objeto a menos de 24 cm. De forma continua, esto significa que no es necesario ningún tipo de circuito de control ni temporización externo. Basta con aplicar tensión para que la medida esté disponible cada 50 ms. 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 24cm +- 3 cm.

S320106 SENSOR INFRARROJOS SHARP GP2Y0D02YK

SENSOR INFRARROJOS SHARP GP2Y0D02YK

Medidor Analógico de Distancias por Infrarrojos.       El sensor Sharp GP2Y0D02YK es un sensor de distancia por infrarrojos cuyas características eléctricas son idénticas a la del sensor GP2D15, pero emplea unas lentes especiales que le proporcionan un rango de trabajo mucho mayor. La distancia de detección viene fijada de fábrica a 80 cm +- 10 cm. La salida esta disponible de forma continua, esto significa que no es necesario ningún tipo de circuito de control ni temporización externo. Basta con aplicar tensión para que la medida esté disponible cada 50 ms. 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 80cm +- 10 cm.Puede descargar el PDF del fabricante aquí;.

S320109 SRF235 SENSOR ULTRASONIDOS ALTA FRECUENCIA

SRF235 SENSOR ULTRASONIDOS ALTA FRECUENCIA

Medidor Ultrasónico de Distancias SRF235       SRF235 es un medidor de distancias por ultrasonidos de alta frecuencia y haz estrecho con conexión I2C de múltiples aplicaciones dentro de la robótica. Este sensor de ultrasonidos destaca por utilizar un sensor ultrasónico industrial que funciona a una frecuencia de 235Khz y con un haz de solo 15 grados lo que proporciona una medida de altísima precisión y gran direccionabilidad. Debido a su alta frecuencia, puede efectuar hasta 100 mediciones por segundo, siendo toda la temporización totalmente interna liberando al microcontrolador de retardos y tiempos de espera. Gracias a su bus I2C se pueden conectar hasta 16 unidades con solo dos líneas de entrada y salida, permitiendo montar un completo sonar perimetral en cualquier robot con solo dos pines libres. Este sensor se puede utilizar a la vez que otros sensores de 40 Khz como el srf8 ya que no se hacen interferencias entre si.

S320110 SRF04 SENSOR DISTANCIAS POR ULTRASONIDOS SRF04

SRF04 SENSOR DISTANCIAS POR ULTRASONIDOS SRF04

Medidor Ultrasónico de Distancias SRF04         SRF04 es un sensor de distancias por ultrasonidos capaz de detectar objetos y calcular la distancia a la que se encuentra en un rango de 3 a 300 cm. El sensor srf04 funciona por ultrasonidos y contiene toda la electrónica encargada de hacer la medición. Su uso es tan sencillo como enviar el pulso de arranque y medir la anchura del pulso de retorno. De muy pequeño tamaño, destaca por su bajo consumo, gran precisión y bajo precio por lo que esta reemplazando a los sensores Polaroid en los robots mas recientes. Alimentación 5V. Consumo medio 30mA. Medidas 43 x 20 x 17 mm. Totalmente montado es compatible con cualquier microcontrolador como Basic Stamp, OOPIC, BasicX-24, Pic, BX-24, etc.

S320111 SRF05 SENSOR DISTANCIAS ULTRASONIDOS SIMPLE

SRF05 SENSOR DISTANCIAS ULTRASONIDOS SIMPLE

Sensor de Distancias de Interfaz Simple  SRF05 es un nuevo sensor de distancias pensado para ser una actualización del clásico SRF04 con el que es compatible, pero además añadiendo nuevas funciones y características. En el modo estándar, el SRF05 se comporta igual que el SRF04 con la diferencia de que el rango de trabajo se ha aumentado de 3 a 4 metros. Esto significa que todo el software que funciona con el SRF04, funciona con el SRF05. Por otro lado, el SRF05 cuenta con un nuevo modo de trabajo que emplea un solo pin para controlar el sensor y hacer la lectura de la medida. Lo que se hace es mandar un impulso para iniciar la lectura y luego poner el pin en modo entrada. Después basta con leer la longitud del pulso devuelto por el sensor, que es proporcional a la distancia medida por el sensor. El SRF05 es mecánicamente igual al SRF04, por lo que puede ser un sustituto de este.

S320112 SRF08 SENSOR DISTANCIAS POR ULTRASONIDOS I2C SRF08

SRF08 SENSOR DISTANCIAS POR ULTRASONIDOS I2C SRF08

Medidor de Distancias I2C Gran Alcance srf08 para robot   SRF08 es un medidor de distancias por ultrasonidos para robots con conexión I2C, es el mas sensible y preciso del mercado, con muchas mejoras respecto a los sensores Polaroid. El sensor tiene un alcance de 6m y un consumo de 35 mA activo y de solo 3mA en reposo. Gracias a su bus I2C se pueden conectar hasta 16 unidades con solo dos líneas de entrada y salida, permitiendo montar un completo sonar perimetral en cualquier robot con solo dos pines libres. Como valor añadido, incorpora un sensor fotoeléctrico que indica el nivel de iluminación a través también del bus I2C. Su reducido tamaño, su bajo consumo y su posibilidad de multiconexión convierten al srf08 en el sensor ultrasónico de distancias para robots y proyectos de robótica que no tiene rival.

S320114 SRF10 MINI SENSOR DISTANCIAS ULTRASONIDOS I2C

SRF10 MINI SENSOR DISTANCIAS ULTRASONIDOS I2C

Medidor de Distancias I2C Gran Alcance srf10 para robot   SRF10 es un medidor de distancias por ultrasonidos miniatura para robots con conexión I2C, es el mas sensible y preciso del mercado, con muchas mejoras respecto a los sensores Polaroid. El sensor tiene un alcance de 6m y un consumo de 15 mA activo y de solo 3mA en reposo. Gracias a su bus I2C se pueden conectar hasta 16 unidades con solo dos líneas de entrada y salida, permitiendo montar un completo sonar perimetral en cualquier robot con solo dos pines libres. Su reducidas dimensiones de 32 x 15 x 10 mm lo convierten en el sensor ultrasónico mas pequeño del mundo.

S320117 SRF06 MINI SENSOR DISTANCIAS ULTRASONIDOS 4-20 mA

SRF06 MINI SENSOR DISTANCIAS ULTRASONIDOS 4-20 mA

Sensor Distancias con Salida 4-20 mA     SRF06 es un sensor de ultrasonidos cuya característica principal es que se conecta y alimenta directamente mediante bucle de corriente de 4-20 mA. Este tipo de bucle es muy utilizado en entornos de instrumentación industrial y entre otras ventajas permite alimentar el modulo con el mismo cable por el que se realiza la medición. El rango de trabajo es de 2cm a 5,1 metros. La salida de corriente es de 4mA con rango de 0 y de 20mA con una medida de 5,1 metros, lo que implica un valor nominal de 4mA + 31,37 uA por cada centímetro de medición. La tensión del bucle debe estar entre los 9v y los 24V para el funcionamiento correcto del modulo. El sensor ultrasónico SRF06 realiza medidas continuas cada 70 -100 mS. Las conexiones del sensor se limitan a la entrada del positivo y el negativos del bucle de corriente, estando además protegidas por un diodo contra inversiones de polaridad. Este sensor esta especialmente indicado para cuando se utilizan dispositivos con capacidad de medida de bucles de 4 -20mA. Si no dispone de este tipo de bucle es mejor utilizar otro tipo de sensor con diferente conexión.

S320118 SRF485WPR SENSOR ULTRASONIDOS INTEMPERIE

SRF485WPR SENSOR ULTRASONIDOS INTEMPERIE

Sensor Distancias Resistente al Agua.    SRF485WPR es un sensor de distancias por ultrasonidos resistente al agua y con conexión mediante bus RS485, lo que permite conectar hasta 127 dispositivos en el mismo bus. El rango de medición es de 60 cm a 500 cm. La alimentación nominal es de 12V, pero trabaja en los márgenes de 8 a 14 voltios sin problemas. La temperatura esta compensada entre los -30ºC y los +50 ºC y el sensor tiene un diámetro de 25 mm. Todas las conexiones se realizan mediante un conector IDC de 10 pines lo que facilita enormemente la conexión en cadena de múltiples módulos mediante cable plano. Este sensor tiene muchas aplicaciones industriales dada sus especiales características, siendo una de ellas la detección de vehículos en las plazas de aparcamiento. El módulo solo puede emplarse en el aire y no puede sumergirse bajo ningún concepto.

     

S320120 MAXSONAR EZ1 SENSOR DE DISTACIAS POR ULTRASONIDOS

MAXSONAR EZ1 SENSOR DE DISTACIAS POR ULTRASONIDOS

Sensor de Distancias Ultrasónico MaxSonar EZ1       MaxSonar EZ1 es un sensor de distancias por ultrasonido que destaca por su pequeño tamaño, su mínimo consumo y por tener interfaces tanto analógicos como digitales. 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). Entre los formatos de salida se incluyen la salida de ancho de pulso, salida de tensión analógica y salida digital serie que puede ser leída desde cualquier puerto serie a nivel TTL (requiere de un adaptador para conectarlo al PC). Todas las interfaces pueden utilizarse de forma simultánea. Tiene un modo de funcionamiento autónomo que hace que el sensor haga mediciones de forma continua sin necesidad de señales externa con una tasa máxima de 20 Hz. Se alimenta a 5V con un consumo de solo 2 mA. Este sensor tiene multiples aplicaciones y posibilidades gracias a su pequeño tamaño, su bajo consumo y la variedad de interfaces de conexión. Hoja de características técnicas aquí.

S320122 SRF02 SENSOR DE DISTANCIAS POR ULTRASONIDOS SIMPLE

SRF02 SENSOR DE DISTANCIAS POR ULTRASONIDOS SIMPLE

Sensor de Distancias con Interfaz Serie y Bus I2C     El sensor de distancias por ultrasonidos SRF02 es nuevo sensor de pequeño tamaño y mínimo consumo que destaca por tener interfaz serie e interfaz I2C. El interfaz serie tiene un formato estándar de 9600 baudios, un bit de comienzo ocho de datos y un bit de parada. El nivel de tensión es a nivel TTL lo que permite conectarlo a cualquier microcontrolador del mercado. Para conectarlo a un puerto RS232 de ordenador, es necesario utilizar algún circuito convertidor de niveles como el MAX232 o similar. En el modo I2C el circuito se conecta de igual forma que los SRF08 y SRF10 siendo las conexiones idénticas. En ambos modos el rango de medidas es de 15 cm a 600 cm. Cada sensor tiene su propia dirección interna, aunque esta se puede cambiar de forma que se pueden tener hasta 16 módulos SRF02 en el mismo bus, ya sea serie o I2C. Las medidas pueden ser en centímetros, pulgadas o microsegundos . La alimentación es de 5V y el consumo medio de 4 mA. Medidas: 24 x 20 x 17 mm de altura. Peso: 4,6 gr. Puede conectarse directamente al PC por USB utilizando el circuito interfaz S310425.