Ein Sensor erfasst eine physikalische Größe und wandelt sie in ein Signal um. Temperatur, Druck, Entfernung, Licht, Schall, Beschleunigung, Magnetfeld: Alles, was messbar ist, kann von einem Sensor erfasst werden. Roboter nutzen Sensoren, um ihre Umwelt wahrzunehmen. Ohne Sensoren wären sie blind, taub und gefühllos.

Sensoren gibt es in vielen Ausführungen. Ein Thermoelement wandelt Temperaturdifferenzen in Spannung um. Eine Fotodiode wandelt Licht in Strom um. Ein Beschleunigungsmesser wandelt Beschleunigung in eine Kapazitätsänderung um. Ein Lidar-System wandelt Laufzeit in Entfernung um. Jeder Sensor hat einen bestimmten Messbereich, eine bestimmte Auflösung, eine bestimmte Genauigkeit und eine bestimmte Bandbreite. Die Wahl des richtigen Sensors erfordert, dass diese Spezifikationen mit der jeweiligen Aufgabe übereinstimmen.

Sensoreigenschaften

• Bereich: minimaler und maximaler messbarer Wert.
• Auflösung: kleinste messbare Veränderung.
• Genauigkeit: Nähe zum wahren Wert.
• Präzision: Wiederholbarkeit von Messungen.
• Bandbreite: wie schnell der Sensor reagiert.

Sensoren sind nie perfekt. Sie weisen Rauschen, Drift und Nichtlinearitäten auf. Temperatur, Luftfeuchtigkeit und elektromagnetische Störungen können ihre Funktion beeinträchtigen. Kalibrierung korrigiert systematische Fehler. Filterung reduziert Rauschen. Fusion kombiniert die Daten mehrerer Sensoren, um deren individuelle Schwächen auszugleichen. Ein Roboter kann beispielsweise Kamera, Lidar, IMU und Radencoder nutzen, um seine Position zu bestimmen. Kein einzelner Sensor ist ausreichend. Die Kunst der Sensorauswahl besteht darin, die Stärken und Schwächen jedes Sensors zu verstehen. Ein günstiger Sensor mit guter Fusion kann einen teuren Sensor, der allein eingesetzt wird, übertreffen. Der Sensor ist die Verbindung des Roboters zur Realität. Liefert er falsche Daten, trifft der Roboter Fehlentscheidungen.