स्पर्शक सेंसर | इसके लक्षण और 5+ महत्वपूर्ण अनुप्रयोग

स्पर्शक सेंसर | इसके लक्षण और 5+ महत्वपूर्ण अनुप्रयोग

टैक्टाइल सेंसर

छवि स्रोत: रिचर्ड ग्रीनहिल और शैडो रोबोट कंपनी के ह्यूगो एलियास, छाया हाथ बल्ब बड़ासीसी द्वारा एसए 3.0

चर्चा का विषय: स्पर्श संवेदक और इसके कार्य

रोबोट सेंसर के प्रकार

रोबोट सेंसर क्या है?

एक रोबोट अपने वातावरण के साथ विभिन्न सेंसर की मदद से बातचीत करता है जो भौतिक मात्रा को मापता है। सेंसर पारगमन के सिद्धांत पर काम करते हैं, जहां ऊर्जा एक प्रकार से दूसरे में बदल जाती है। एक नियंत्रक रोबोट से कार्रवाई को सक्षम करने के लिए संवेदी डेटा को संसाधित करता है। सेंसर रोबोट की स्थिति पर भी नजर रखते हैं।

स्पर्श करने वाला सेंसर
एक ठेठ रोबोट आर्म में सेंसर छवि क्रेडिट: pixabay

रोबोट सेंसर का वर्गीकरण

वर्गीकरण का पहला प्रकार इस प्रकार है: -

  • प्रोप्रियोसेप्टिव (पीसी): सेंसर जो रोबोट को 'स्वयं की भावना' प्रदान करते हैं। वे रोबोट सिस्टम मूल्यों के लिए आंतरिक मापते हैं, उदाहरण के लिए, संयुक्त कोण, पहिया स्थिति, बैटरी स्तर, एट।
  • एक्सोटोसेप्टिव (EC): सेंसर जो बाहरी राज्य के बारे में जानकारी प्रदान करते हैं, जैसे कि पर्यावरण और उसमें मौजूद वस्तुओं का अवलोकन।

दूसरे प्रकार का वर्गीकरण इस प्रकार है: -

  • सक्रिय (ए): सेंसर जो ऊर्जा उत्सर्जित करके काम करते हैं, उदाहरण के लिए, रडार-आधारित।
  • फसह (पी): सेंसर जो ऊर्जा को निष्क्रिय उदाहरण कैमरा प्राप्त करते हैं।

विशिष्ट उपयोग के आधार पर सेंसर के प्रकार निम्नलिखित हैं: -

स्पर्शक सेंसर | इसके लक्षण और 5+ महत्वपूर्ण अनुप्रयोग

स्पर्शक सेंसर और उसका कार्य

'स्पर्श ’का क्या अर्थ है?

  • कुछ ऐसा जिसे स्पर्श से माना जाता है।
  • स्पर्श से या प्रत्यक्ष रूप से मूर्त रूप से कुछ बोधगम्य होता है।
  • कुछ ऐसा जो स्पर्श की भावना से जुड़ा हुआ है।
  • यह palpable, touchable, स्पर्श, मूर्त, haptic, वास्तविक, स्पर्श, भौतिक, पर्याप्त, दृश्य और बनावट का पर्याय है।

स्पर्शक सेंसर क्या है?

पर्यावरण के साथ शारीरिक संपर्क के आधार पर, एक स्पर्श सेंसर जानकारी को मापता है। स्पर्श सेंसर की वास्तुकला त्वचीय स्पर्श के जैविक संवेदन से प्राप्त होती है जो विभिन्न यांत्रिक उत्तेजनाओं, तापमान और दर्द से उत्पन्न संवेदनाओं का पता लगा सकती है (हालांकि कृत्रिम स्पर्श सेंसर में संवेदन दर्द थोड़ा असामान्य है)। रोबोटिक्स, सुरक्षा प्रणालियों और कंप्यूटर हार्डवेयर में, स्पर्श सेंसर का उपयोग किया जाता है।

स्पर्शक सेंसर | इसके लक्षण और 5+ महत्वपूर्ण अनुप्रयोग
मानव बांह कृत्रिम में जैव स्पर्श सेंसर; छवि स्रोत: अनाम, सिनटच बायोटैकसीसी द्वारा 3.0

दृष्टि को अक्सर सबसे महत्वपूर्ण मानव संवेदी तौर-तरीकों के रूप में माना जाता है जो स्पर्श की भूमिका को कम करके आंका जाता है। बेशक, स्पर्श द्वारा प्रदान की गई क्षमताओं को खोने से आसन, हरकत और अंग समारोह, वस्तु संपत्ति पुनर्प्राप्ति, और सामान्य रूप से पर्यावरण के साथ किसी भी शारीरिक संपर्क में विनाशकारी हानि हो सकती है।

साइकोफिजिकल प्रयोग से पता चला है कि मानव हैप्टिक स्पर्श बनावट, आकार, कठोरता और बातचीत, खोज, हेरफेर और वस्तु संपत्ति निष्कर्षण के लिए तापमान में समृद्ध है। रिसेप्टर्स के असंख्य प्रकार, उदाहरण के लिए मैकेनेसेप्टर (दबाव और कंपन), थर्मोरेसेप्टर (तापमान) और नोकिसेप्टर (दर्द और क्षति) इस जानकारी को पंजीकृत करते हैं जो शरीर पर काम करने वाले चर घनत्व और त्वचा के विभिन्न क्षेत्र में स्थित है।

मानव हाथों में एक असाधारण उच्च मैकेरेसेप्टर घनत्व है, जो सटीक स्पर्श प्रतिक्रिया प्रदान करने के लिए शरीर के सबसे उन्नत क्षेत्रों में से एक है।

यह क्षेत्र वर्ष 1970 के दशक से आगे बढ़ा है और इन प्रणालियों को रोबोट में न्यूनतम शामिल किया गया है, हालांकि ऑटोमेशन की समय से पहले उम्र के दौरान स्पर्श की संवेदनशीलता की तुलनात्मक रूप से अनदेखी की गई थी। इसकी तुलना में, 1980 के दशक में स्पर्श सेंसर तकनीक के महत्वपूर्ण विकास देखे गए, जिसके बाद उत्पादन लागत में गिरावट आई।

सेंसर सामग्री, डिजाइन और विनिर्माण प्रौद्योगिकियों में प्रगति हुई है, और विभिन्न रोबोट प्लेटफार्मों में शामिल करने के लिए पारगमन के तरीकों में। विभिन्न प्रकार जैसे कि कैपेसिटिव, पीजो-रेसिस्टिव, पीजो-इलेक्ट्रिक, मैग्नेटिक, इंडक्टिव, ऑप्टिकल और स्ट्रेन गेज इस अवधि में महत्वपूर्ण स्पर्श संवेदन तकनीक विकसित किए गए हैं, जो वस्तु आकार, बनावट, बल और तापमान के लिए विशेष उपकरणों के कुशल उत्पादन को सक्षम करते हैं। पता लगाना।

टेक्टाइल सेंसिंग में शामिल तकनीकें

टैक्टाइल सेंसर प्रौद्योगिकियों को बाहरी दुनिया से एक बुद्धिमान उपकरण में उत्तेजनाओं का सही अनुवाद करने के लिए उपयोग किए जाने वाले पारगमन द्वारा परिभाषित किया जाता है। रोबोटिक्स में उपयोग किए जाने वाले इस प्रकार के सेंसर कैपेसिटिव, पाईज़ोरेसिस्टिव, ऑप्टिकल, मैग्नेटिक, बाइनरी और पीज़ोइलेक्ट्रिक ट्रांसक्शन के तरीकों पर ध्यान केंद्रित करते हैं जो निम्न वर्गों में सूचीबद्ध हैं।

कैपेसिटिव सेंसर-

समांतर प्लेट प्रकार संधारित्र पर एक लागू भार से समाई भिन्नता को मापने के द्वारा, कैपेसिटिव पारगमन कार्य पर केंद्रित स्पर्श सेंसर। समाई एक समान प्लेट संधारित्र जुदाई और क्षेत्र से जुड़ी है, जो प्रवर्तन सुनिश्चित करने के लिए एक इलास्टोमेरिक विभाजक का उपयोग करता है। कैपेसिटिव सेंसर को छोटे आकार में उत्पादित किया जा सकता है, जिससे उनके निर्माण और छोटे स्थानों, जैसे हथेलियों और उंगलियों, घने सरणियों में शामिल होने की अनुमति मिलती है। बेहतर-संवेदनशीलता, बहाव-स्थिरता, कम-अस्थायी संवेदनशीलता, छोटे बिजली की खपत और प्राकृतिक या स्पर्शरेखा बल की संवेदनशीलता के संदर्भ में, यह तकनीक विभिन्न लाभ भी प्रदान करती है। महत्वपूर्ण हिस्टैरिसीस कम सीमाओं में से एक है।

पिज़ोरेसिस्टिव सेंसर-

जैसे ही बल लगाया जाता है, यह पारगमन विधि एक स्पर्श के प्रतिरोध में परिवर्तन का परीक्षण करती है। Piezoresistive सेंसर आमतौर पर प्रवाहकीय रबर में पीज़ोरेसिस्टिव स्याही से निर्मित या निर्मित होते हैं और एक पैटर्न के साथ मुहर लगाते हैं। जब कोई संपर्क या तनाव सेंसर पर काम नहीं कर रहा है, तो अधिकतम प्रतिरोध मूल्य का गठन किया जाएगा। इसके विपरीत, छूने का प्रतिरोध बढ़े हुए दबाव या तनाव के साथ घटता है। इसकी व्यापक गतिशील रेंज, स्थायित्व, सभ्य अधिभार सहिष्णुता, आर्थिक रूप से तुलनीय कीमत और छोटे आकार में उत्पादन क्षमता इस तकनीक के लाभ हैं। नुकसान में कम स्थानिक संकल्प, व्यक्तिगत रूप से कई सेंसर घटकों को केबल करने की जटिलता, बहाव और हिस्टैरिसीस के प्रति संवेदनशीलता शामिल हैं।

ऑप्टिकल सेंसर-

अत्याधुनिक दृष्टि सेंसर का उपयोग करना, ऑप्टिकल सेंसर यांत्रिक स्पर्श, घर्षण, या दिशात्मक गति को प्रकाश की तीव्रता या अपवर्तक सूचकांक परिवर्तनों में परिवर्तित करके काम करते हैं। एक नकारात्मक पक्ष यह है कि प्रकाश उत्सर्जक और डिटेक्टर (जैसे सीसीडी सरणियों) को शामिल करने की आवश्यकता है, जिसके परिणामस्वरूप आकार में वृद्धि हुई है।

चुंबकीय सेंसर-

हॉल प्रभाव, मैग्नेटोरेसिस्टिव या मैग्नेटोइलास्टिक सेंसर के उपयोग के माध्यम से, यह तकनीक एक लागू बल के कारण चुंबकीय प्रवाह में परिवर्तन का पता लगाने के द्वारा संचालित होती है। एक चुंबकीय क्षेत्र में डूबे हुए प्रवाहकीय सामग्री से गुजरने वाले विद्युत प्रवाह द्वारा उत्पादित वोल्टेज में भिन्नता को मापकर, हॉल प्रभाव सेंसर काम करते हैं। हॉल प्रभाव सेंसर का उपयोग कृत्रिम व्हिक्सर के बहु-दिशात्मक विक्षेपण का पता लगाने के लिए भी किया जाता है। मैग्नेटोरेसिस और मैग्नेटोएलेस्टिक सेंसर यांत्रिक तनाव के उपयोग से प्रेरित चुंबकीय क्षेत्रों में परिवर्तन को पहचानते हैं।

बेहतर संवेदनशीलता, व्यापक रेंज, छोटे हिस्टैरिसीस, रैखिकता और प्रकृति में मजबूत इस प्रकार के सेंसर के विभिन्न फायदे हैं। वे हालांकि चुंबकीय हस्तक्षेप और शोर के लिए कमजोर हैं। संवेदन प्रणाली के भौतिक आकार और गैर-चुंबकीय वातावरण में काम करने की आवश्यकता अनुप्रयोगों को प्रतिबंधित करती है।

बाइनरी सेंसर-

पता लगाने के लिए यांत्रिक संपर्कों द्वारा ट्रिगर / बंद घटना पर असतत का पता लगाने में सक्षम संपर्क स्विच। इस तरह के सेंसर के डिजाइन और विकास की सादगी ने इसे रोबोट प्रणालियों की एक व्यापक श्रेणी में शामिल करना संभव बना दिया है। एक आवश्यक बाइनरी कोड से आगे जाने वाले उपकरणों का निर्माण किया जा सकता है। यह सेंसर टेक्नोलॉजी की प्राथमिक खामी है, रिज़ॉल्यूशन की कमी, एप्लिकेशन को टच या टक्कर का पता लगाने जैसे मुद्दों तक सीमित रखना।

पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर-

बल, दबाव या विरूपण के लिए आनुपातिक प्रभार, पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर द्वारा उत्पन्न होता है। इस संवेदन तकनीक के प्रमुख नुकसान गतिशील माप और तापमान संवेदनशीलता पर सीमाएं हैं। हालांकि, उनकी उच्च संवेदनशीलता के कारण, उच्च-फ्रीक। प्रतिक्रियाओं और विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों के अनुसार, जैसे कि प्लास्टिक, क्रिस्टल, सिरेमिक और पॉलीविनाइलिडीन फ्लोराइड्स, वे कंपन को मापने के लिए आदर्श हैं और आमतौर पर उपयोग किए जाते हैं (पीवीडीएफ)।

हाइड्रोलिक सेंसर-

यह एक प्रकार का एक्चुएटर है जो द्रव के दबाव को यांत्रिक गति में बदल देता है जिसका उपयोग हाइड्रोलिक तकनीक में किया जाता है। तनाव का पता लगाने और ताकत को मापने के लिए हाल ही में औद्योगिक और चिकित्सा अनुप्रयोगों को हाइड्रोलिक-आधारित माइक्रोस्कोपिक सर्वोमैनिज्म की आवश्यकता होती है, जिसे माइक्रोटेक्टुअटर्स के रूप में जाना जाता है। माइक्रो-हाइड्रोलिक संरचनाओं को कम-शक्ति, सटीक और मजबूत प्रवाह सेंसर का निर्माण करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। बायोमिमेटिक हेयर जैसी प्रणाली से बना, यह सेंसर प्रवाह को हाइड्रोलिक दबाव में परिवर्तित करने में सक्षम बनाता है, जो माप और उच्च संवेदनशीलता की एक विस्तृत श्रृंखला प्रदान करता है।

सूक्ष्म हाइड्रॉलिक्स संवेदन प्रौद्योगिकी, बल संवेदक सरणियों के आधार पर, मानव उंगलियों के पैमाने के करीब, हम उच्च संवेदनशीलता प्राप्त कर सकते हैं। स्टीरियो-लिथोग्राफी तकनीक के साथ निर्मित, ये कम-लागत बल सेंसर स्पर्श डेटा और उच्च स्थानिक रिज़ॉल्यूशन प्रदान करते हैं, जो त्वचा-एक जैसे संवेदन के लिए आदर्श हैं।

टैक्टाइल सेंसर का डिजाइन मानदंड

मानव हाथ एक विस्तृत श्रृंखला के सेंसर के साथ डिजाइन का एक अच्छा उदाहरण है जो विभिन्न स्पर्श रूपों का समर्थन करता है। यह एक कृत्रिम डिजाइन प्राप्त करने के लिए वांछनीय होगा जो मानव हाथ की नकल कर सकता है। दरगाही और नाजरीन (2004) द्वारा प्रस्तुत स्पर्श सेंसर के निर्माण के लिए मानक दिशानिर्देश, सेंसर की सीमाओं और संभावनाओं पर विचार के साथ, नीचे संक्षेप में प्रस्तुत किए गए हैं: 

स्पर्शक सेंसर | इसके लक्षण और 5+ महत्वपूर्ण अनुप्रयोग

प्रसिद्ध टैक्टाइल सेंसर के अनुप्रयोग

मनुष्यों सहित पर्यावरण के साथ धारणा और सुरक्षित बातचीत का अध्ययन करने के लिए मजबूत, लचीले और अनुकूलनीय रोबोट के विकास ने रोबोटिक्स में विभिन्न प्रकार के स्पर्श सेंसर को महत्व दिया है। इसने विभिन्न रोबोट प्लेटफार्मों में स्पर्श सेंसर तकनीक के निरंतर विकास के लिए प्रेरित किया है जो उंगलियों से लेकर हथियारों तक धड़ से लेकर अध्ययन / मनोरंजन की धारणा का प्रयास करते हैं। स्पर्शनीय सेंसर से जुड़े कुछ उल्लेखनीय अनुप्रयोग / कार्य नीचे सूचीबद्ध हैं:

  • धक्का, फिसलने, निचोड़ने आदि जैसी प्रक्रियाओं को करते समय बनावट, आकार और कठोरता जैसी वस्तु गुणों को पहचानने के लिए पीजोइलेक्ट्रिक स्पर्श सेंसर के साथ फिट किए गए रोबोट उंगलियों का उपयोग।
  • प्राकृतिक गति की नकल करने और संपर्क का पता लगाने के लिए स्पर्श सेंसर के साथ कृत्रिम हाथों का डिज़ाइन।
  • आईक्यूब एक नए ह्यूमनॉइड का एक अच्छा उदाहरण है जो धारणा और बातचीत की जांच करने के लिए शरीर की सतह जैसे उंगलियों, हथियारों, धड़ आदि पर स्पर्श सेंसर से लैस है।
  • PUMA रोबोट, जिसका उपयोग धारणा और नियंत्रण दृष्टिकोण की जांच के लिए किया जाता है, जिसे ऑब्जेक्ट किनारे और अभिविन्यास को निकालने के लिए एक प्लैनर स्पर्श सेंसर सरणी के साथ लगाया जाता है। यह किस्में स्पर्शनीय छवियों और ज्यामितीय रूप का उपयोग करती हैं। एक संबंधित तकनीक, जो ज्यामितीय क्षणों पर केंद्रित है, प्लानेर स्पर्श सेंसर के साथ कूका हाथ का उपयोग करके विभिन्न वस्तुओं के आकार का पता लगाने और पहचानने में सक्षम थी।
  • मजबूत वस्तु पहचान के लिए रोलिंग और एन्क्लोजिंग अन्वेषण प्रक्रियाओं का कार्यान्वयन पांच-उंगलियों वाले रोबोटिक हाथों की स्पर्श उंगलियों का उपयोग करके किया गया है।
  • जानवरों में स्पर्श संवेदना कैसे काम करती है, यह समझने के लिए बायोमिमेटिक रोबोट में स्पर्श सेंसर का एकीकरण। उत्तेजक रोबोटों का उपयोग करके बनावट, संपर्क दूरी, दिशा और गति जैसे उत्तेजना धारणा का प्रदर्शन।
  • मॉडलिंग संपर्क द्वारा चींटियों और तिलचट्टों के व्यवहार का पता लगाने के लिए दबाव और बल सेंसर के साथ कृत्रिम एंटीना का विकास।
  • पानी के भीतर के रोबोटिक्स (मुहरों की अवधारणात्मक क्षमताओं की नकल करने के लिए कृत्रिम फुसफुसा) का उपयोग गति को मापने और द्रव गति को समझने के लिए, कोण और जाग का पता लगाने के लिए किया गया है।

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ईशा चक्रवर्ती के बारे में

स्पर्शक सेंसर | इसके लक्षण और 5+ महत्वपूर्ण अनुप्रयोगमेरे पास एयरोस्पेस इंजीनियरिंग में एक पृष्ठभूमि है, वर्तमान में रक्षा और अंतरिक्ष विज्ञान उद्योग में रोबोटिक्स के अनुप्रयोग की दिशा में काम कर रहा है। मैं एक सतत शिक्षार्थी हूं और रचनात्मक कलाओं के लिए मेरा जुनून मुझे उपन्यास इंजीनियरिंग अवधारणाओं को डिजाइन करने के लिए प्रेरित करता है।
भविष्य में लगभग सभी मानवीय क्रियाओं को प्रतिस्थापित करने वाले रोबोटों के साथ, मैं अपने पाठकों के लिए विषय के मूलभूत पहलुओं को एक आसान और सरल तरीके से लाना पसंद करता हूं। मैं एक साथ एयरोस्पेस उद्योग में प्रगति के साथ अपडेट रहना भी पसंद करता हूं।

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