Sensores de luz na robótica: entenda suas aplicações e usos

Os sensores de luz são componentes essenciais para a robótica, uma vez que eles atuam como "órgãos sensoriais" dos robôs.

Este tipo de sensor desempenha um papel fundamental em diversas aplicações industriais e tecnológicas. Neste artigo, exploraremos como esses sensores funcionam e vamos explorar algumas de suas aplicações.

Sensores em robótica são dispositivos que ajudam os robôs a "sentir" o ambiente ao redor, fornecendo dados essenciais que permitem operações precisas e inteligentes.

Esses dados podem incluir informações sobre posição, distância, velocidade, e no contexto deste artigo, luminosidade.

A capacidade de um robô de processar essas informações, em conjunto com algoritmos avançados e software, permite a execução de tarefas complexas de forma autônoma.

COMO OS SENSORES DE LUZ FUNCIONAM?

Os sensores de luz na robótica operam principalmente com base no princípio da transdução óptica, que envolve a conversão de luz em um sinal elétrico.

Portanto, esses sensores detectam variações na intensidade luminosa e, através de processos físico-químicos, transformam essas variações em dados que podem ser interpretados por sistemas robóticos.

As aplicações desses sensores são vastas, indo desde a simples detecção de presença até o complexo processamento de imagens.

Os fotoresistores, conhecidos também como resistores dependentes de luz (LDR - Light Dependent Resistor), são componentes semicondutores sensíveis à luz.

A principal característica do LDR é sua capacidade de alterar a resistência elétrica em resposta à intensidade da luz que incide sobre ele.

Quando expostos à luz, os fotoresistores reduzem sua resistência, e no escuro, a resistência aumenta. Esta propriedade torna-os extremamente úteis em circuitos onde a presença ou a ausência de luz precisa ser detectada.

CONSTITUIÇÃO E FUNCIONAMENTO

O LDR é geralmente composto de sulfeto de cádmio (CdS), um material semicondutor. O processo de fabricação envolve a aplicação de uma camada fina desse material entre dois condutores, que estão expostos à luz.

A resistência do LDR diminui à medida que a intensidade da luz aumenta devido à maior geração de portadores de carga (elétrons e lacunas) no material semicondutor, um efeito que melhora a condutividade elétrica do dispositivo.

APLICAÇÕES

Fotoresistores são amplamente utilizados em diversas aplicações, incluindo:

• Controles automáticos de iluminação: Por exemplo, em sistemas de iluminação de rua que acendem automaticamente ao anoitecer e se apagam ao amanhecer;
• Sensores de segurança: Em sistemas de alarme para detectar mudanças na iluminação que podem indicar uma invasão;
• Equipamentos eletrônicos: Como em controles de brilho em televisões e monitores, onde ajustam o brilho da tela com base na iluminação ambiente.

Células fotovoltaicas, também conhecidas como células solares, são dispositivos que convertem a luz diretamente em eletricidade pelo efeito fotovoltaico.

São uma forma de energia limpa e renovável, amplamente utilizada em uma variedade de aplicações, desde calculadoras de mão e satélites até grandes usinas solares.

CONSTITUIÇÃO E FUNCIONAMENTO

Uma célula fotovoltaica típica é composta de material semicondutor, como o silício.

Quando a luz solar incide sobre a célula, ela excita os elétrons no material semicondutor, criando pares de elétron-lacuna. Esses elétrons livres são capturados por uma estrutura de contatos elétricos e resultam em corrente elétrica. Essa energia elétrica pode ser usada imediatamente ou armazenada em baterias para uso posterior.

APLICAÇÕES

Além de sua aplicação convencional em painéis solares para geração de energia elétrica, as células fotovoltaicas têm usos específicos na robótica, incluindo:

• Sistemas de segurança: Pode ser utilizada para detectar proximidade ou interferência de alguém ou algo com o equipamento;
• Dispositivos interativos: como telas touch em dispositivos móveis ou instalações interativas em espaços públicos, onde a mudança na luz detectada pelas células é usada para interpretar toques ou gestos.

Leia também: Sensores de contato: confira suas aplicações na robótica

Além dos fotoresistores e células fotovoltaicas, existem outros tipos de sensores de luz, como CCDs, fototubos e fototransistores, que, embora menos comuns, são utilizados em aplicações específicas onde a precisão na detecção de luz é indispensável.

Estes sensores são capazes de captar detalhes finos de luz e sombra, sendo importantes em áreas como a visão computacional e em sistemas robóticos que dependem de reconhecimento visual detalhado para operar.

Um dos avanços mais significativos na robótica industrial é o desenvolvimento de robôs colaborativos, ou cobots, que podem operar em conjunto com humanos de maneira segura e eficiente.

Quando o robô entra em contato com uma pessoa ou objeto, ele detecta essa pressão da interação e para ou reduz sua velocidade imediatamente. Isso evita ferimentos e garante a segurança do operador humano.

O ponto de destaque na engenharia dos cobots é que isso não é feito com sensores de contato! O sistema dos cobots conta com um algoritmo especial que mensura forças de contato e regula a aceleração e a corrente de força.

Esses módulos de segurança vêm de fábrica nos cobots. Essas e outras configurações de segurança ajudam a criar um ambiente de trabalho colaborativo onde humanos e robôs podem compartilhar o mesmo espaço de trabalho com minimização de riscos, após a realização tanto de um estudo de viabilidade do uso de cobots, quanto de  uma avaliação de riscos propriamente.

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