11/01/2023
Door Ad Spijkers
Volgens een recent onderzoek zal de jaarlijkse omzet voor sensoren in de robotica-industrie in 2043 meer dan 80 miljard dollar bedragen.
De afgelopen jaren hebben robots een grote vlucht genomen in verschillende sectoren. De mensheid profiteert van de voordelen van robots en autonomie, maar het is van belang om te begrijpen hoe deze autonome functies (bijvoorbeeld autonome navigatie, objectdetectie, krachtmeting, botsingsdetectie, enz.) worden bereikt. Met behulp van sensoren kunnen robots hun omgevingsomgeving waarnemen (bijvoorbeeldhet detecteren van objecten/botsing of het meten van de kracht). Robots kunnen er ook hun interne parameters mee meten (zoals hoeksnelheid en temperatuur) en daar zo nodig op reageren.
Groeimarkt
Met de snel groeiende marktomvang van robots en de toenemende vraag naar autonomie in meerdere industrieën, wordt verwacht dat sensoren voor robots zeer binnenkort hun prime time zullen ingaan. Marktonderzoekbureau IDTechEx verwacht dat de jaarlijkse omzet voor sensoren in de robotica-industrie in 2043 meer dan 80 miljard dollar zal bedragen. Deze schatting is te vinden in het onderzoek Sensors for Robotics 2023-2043: Technologies, Markets, and Forecasts.
De belangrijkste sensoren in robots kunnen worden onderverdeeld in proprioceptieve en exteroceptieve sensoren. Proprioceptieve sensoren meten interne gegevens zoals gewrichtssnelheid, koppel, positie en kracht. Exteroceptieve sensoren meten parameters van omringende omgevingen, zoals lichtintensiteit, chemicaliën, afstand tot een object en vele andere. In de praktijk worden meerdere sensoren samen gebruikt om gecompliceerde taken uit te voeren en worden algoritmen voor combinaties van sensor gebruikt om gegevens samen te voegen met verschillende modaliteiten (bijvoorbeeld geluid, beeld, haptiek, kracht) om een robuuste output te leveren.
Navigatie
De toenemende vraag naar autonome mobiliteit versnelt de acceptatie van navigatie- en veiligheidssensoren. Met de toenemende vraag naar gerobotiseerde bezorging en logistiek, zelfrijdende onkruidrobots en schoonmaakrobots en vele andere, concludeert IDTechEx dat autonome mobiliteit een ongekende groei zal doormaken. Autonome mobiliteit vereist dat robots een reeks functies hebben, waaronder autonome navigatie en mapping, objectdetectie, nabijheidsdetectie, houdingscontrole en botsingsdetectie.
Al deze functies zijn belangrijk, maar navigatie en veiligheid gelden meestal als prioriteiten. Typische sensoren voor navigatie en veiligheid zijn camera's, radar en Lidar. Elke sensor heeft zijn voor- en nadelen. Camera's hebben bijvoorbeeld de hoogste betaalbaarheid en resolutie, maar slechte prestaties in een omgeving met slecht zicht (bijvoorbeeld 's nachts). Radarsystemen zijn daarentegen immuun voor omstandigheden met weinig licht en kunnen nauwkeurig het bereik en de snelheid meten, hoewel ze duurder zijn dan camera's. LiDAR biedt de beste prestaties voor objectclassificatie bij slecht weer/'s nachts, maar is aanzienlijk duurder dan radar en camera's.
De uiteindelijke keuze voor sensoren is afhankelijk van de werkomgeving van de robot. Autonome mobiele robots (AMR's) en automatisch geleide voertuigen (AGV's) hebben niet te maken met slecht weer of slecht zicht omdat ze in een goed gecontroleerde omgeving werken. Daarentegen hebben agrarische robots zoals wiedrobots een hoge robuustheid nodig bij beperkt zicht en slecht weer.
Veiligheid
Ongeacht het robottype en de werkomgeving heeft veiligheid altijd een overkoepelende prioriteit als het gaat om mens-robot-interactie. Daarbij gaat het vooral om het voorkomen van botsingen. Botsingsdetectie, nabijheidsdetectie, objectdetectie/vermijding en kracht-/koppelcontrole worden als kritieke functies beschouwd. Veelgebruikte sensoren zijn zichtsensoren, ultrasone sensoren, infraroodsensoren, kracht- en koppelsensoren, tactiele sensoren en vele andere.
Net als navigatiesensoren zijn veiligheidssensoren in robots afhankelijk van specifieke werkscenario's. Zo worden sensoren voor kracht- en koppelmeting meestal gebruikt in collaboratieve robots (cobots) voor zowel krachtmeting als botsingsdetectie. Infraroodsensoren en Lidar worden ook gebruikt voor nabijheidsdetectie. Uit recent onderzoek van IDTechEx naar cobots blijkt dat de marktomvang van cobots naar verwachting binnen twee decennia de 80 miljard dollar zal overschrijden. Deze snelle groei zal leiden tot een snelgroeiende markt van sensoren in de cobotica- en robotica-industrie.
Foto: PxHere