הנדסת חשמל ואלקטרוניקה

התמחות מאור ואופטיקה משולבים עם מערכות רובוטיות

השילוב של מאור ואופטיקה במערכות רובוטיות היה תחום פיתוח חשוב, במיוחד עם התקדמות בראיית מכונה (Machine Vision), טכנולוגיות חישה ותקשורת במהירות גבוהה (High-Speed Communication). תחום בינתחומי זה משלב אלמנטים של אופטיקה, פוטוניקה ורובוטיקה. הנה כמה תחומים מרכזיים שבהם מאור ואופטיקה משולבים ברובוטיקה:

ראיית מכונה: רובוטים משתמשים לעתים קרובות במערכות חזותיות, כגון מצלמות, כדי ליצור אינטראקציה עם הסביבה שלהם. מערכות אלו משתמשות בעדשות, בחיישני אור ולעתים קרובות במערכות לייזר כדי לצלם תמונות או למדוד מרחקים. לאחר מכן נעשה שימוש באלגוריתמים מתקדמים של עיבוד תמונה כדי לפרש את התמונות הללו ולהנחות את פעולות הרובוט.

חיישנים אופטיים: מספר עצום של חיישנים אופטיים, המנצלים את עקרונות האור, מהווים חלק בלתי נפרד ממערכות רובוטיות עכשוויות. חיישנים אלו, המסוגלים לזהות עוצמת אור, שונות צבע, מרחק מרחבי, ואפילו כימיה של חומרים, הם חיוניים למשימות הכוללות זיהוי עצמים, חישת קרבה, ניווט אוטונומי ויישומי בטיחות.

Lidar Systems :Light Detection and Ranging (LiDAR) היא שיטה המשמשת ברובוטיקה למדידת מרחקים – במיוחד רכבים אוטונומיים. מערכת LiDAR פולטת פעימות אור ומודד כמה זמן לוקח לאור לחזור לאחר הקפצת אובייקט. מידע זה משמש ליצירת מפות מפורטות של סביבת הרובוט. טכנולוגיות אלו מסתמכות במידה רבה על מקורות אור, שיכולים להיות כל דבר מלייזרים ועד נוריות LED. האיכות, העוצמה ומאפיינים אחרים של מקורות אור אלו יכולים להשפיע באופן משמעותי על הביצועים של מערכות אלו.

מערכות תקשורת אופטית (Optical Communication Systems): מערכות אופטיות משמשות לרוב ברובוטיקה להעברת נתונים במהירות גבוהה. כבלים סיבים אופטיים, למשל, יכולים להעביר כמויות גדולות של נתונים במהירויות גבוהות, מה שהופך אותם לאידיאליים לשימוש במערכות רובוטיות מורכבות הדורשות החלפת נתונים מהירה.

בדיקה אופטית: רובוטים משמשים לעתים קרובות לביצוע בדיקות בייצור, שם הם יכולים להשתמש במערכות אופטיות כדי לבדוק מוצרים עבור פגמים. מערכות אלו יכולות לכלול מצלמות פשוטות או מערכות מורכבות יותר כמו ספקטרומטרים, שיכולים לזהות אפילו שינויים קטנים בתכונות החומר.

רובוטיקה במערכות תאורה: ניתן ליישם רובוטיקה לשליטה במערכות תאורה. לדוגמה, מערכות רובוטיות יכולות להתאים אוטומטית את הכיוון, עוצמתו או צבע האור על סמך זמן, התנהגות הנוסעים או תנאי סביבה אחרים. זה יכול לעזור לייעל את צריכת האנרגיה, לשפר את הנוחות או לשפר את הנראות במשימות ספציפיות.

בקרת תאורה: מערכות רובוטיות מסוימות, במיוחד אלו העוסקות במשימות מכוונות דיוק או בתפקידי בדיקה, מחייבות בקרה קפדנית על תאורה. רובוטים אלה מתוכנתים לשנות את תנאי התאורה, כולל היבטים כמו כיוון, עוצמה וספקטרום צבעים, בהתאם לדרישות המשימה הספציפיות. אפנון כזה הוא חיוני בתחומים כמו אבטחת איכות, הליכים רפואיים, או כל יישום המחייב בדיקה ויזואלית מדויקת.

תאורה אינטראקטיבית ועיצוב ממשק: ברובוטים אינטראקטיביים, כמו אלה המשמשים ברובוטים בידוריים או נלווים, תאורה יכולה לשחק תפקיד חשוב בתקשורת לא מילולית. רובוטים יכולים להשתמש באורות כדי לציין את הסטטוס, התגובות או הכוונות שלהם, וליצור חווית משתמש מרתקת ואינטואיטיבית יותר.

* ההתמחות אינה מופיעה על גבי התואר