2021.03.09

【センサのお話】ロボットセンサとは？内界センサ／外界センサって具体的に何？

ロボットセンサの基礎知識を解説

今回は「ロボットセンサ」についてお話ししたいと思います。

ロボットは当初産業用途として発達ししてきました。
工場の組立ライン・部品供給用・溶接用など例えばマニピュレーター形状で活躍しています。また部品搬送などに自律移動型の形状もあります。

また最近では、人型ロボットや、ペット型のロボット、ロボット掃除機なども製品化されて身近な存在になりました。

これらのロボットにどのようなセンサが使用されているのか、その一部ではありますが焦点を当てて説明したいと思います。

１．ロボットセンサとは？
２．ロボットセンサの技術動向には今後も注目！

１．ロボットセンサとは？

ロボットセンサとは？というテーマに入る前に、ロボット本体の動き制御について述べたいと思います。

本体の動作を制御するには、コントローラ・アクチュエータ・メカニズム・センサの要素で基本的に構成されます。

そして、制御系にはオープンループ制御（開ループ）やシーケンス制御などもありますが、一般的にフィードバック（閉ループ）制御を用います。
コントローラ（コンピュータなど）からの命令をアクチュエータ（モータ、シリンダーなど）に対して行い、この作用でメカニズム（アームなど）が動作します。この動作結果をセンサが検知してコントローラに通知を行います。基本はこのループで繰り返し動作し制御を行います。

しかし、実際はコントローラからの命令を複数のアクチュエータに同時に行い、また追従制御のように命令値が時間変化していくような制御を行うことで、複雑かつ滑らかな動作を実現します。

ロボットセンサとは
【ロボットの基本的な制御】

このようなロボット動作制御の中で、ロボットセンサは一般的に「内界」「外界」の二つに区分されます。

「内界」はロボット本体の内側において本体用に使用されるもので、「外界」は本体外部の周囲向け環境用になります。それぞれについて以下に説明します。

（1）内界センサ

内界センサとしては、電圧センサ、電流センサなど動力源に関わるもの、また位置センサとしては、基準となる位置をスイッチで検知するものや、エンコーダー、ポテンショメータによる回転角度検出をするもの、測距センサであるTOF（Time On Flight）センサなどあります。
さらに、速度センサ、角度センサなど、旋回、回転、上下左右、曲げなどの動きに対するものなどが挙げられます。

また、姿勢を検知する傾斜計、加速度センサ、角速度センサ、地磁気センサなどもあります。
異常検出としては、歪みゲージ、温度センサ、衝撃センサなどが用いられます。

（2）外界センサ

ロボットの周囲向け環境に対するセンサでは、人間の五感に関わるような視覚、聴覚、触覚、臭覚、味覚に相当するものと、近接距離センサ、力センサなどに分けられます。

まず視覚にあたるものには、カメラで使用されるイメージセンサ、光検出に用いるフォトトランジスタなどがあります。
また、聴覚としてはマイクロホンをはじめとした音センサなどがあります。
触覚に関しては、圧力センサ、振動センサ、気圧センサ、温度センサ、湿度センサなどがあり、臭覚では臭いセンサとしてガスセンサなど、味覚では化学センサの一種である味覚センサが挙げられます。