سنسور اولتراسونیک در روبات‌ها به ربات‌های هوشمند کمک می‌کند تا از موانع «کوچک، سریع و پایدار» اجتناب کنند.

1،مقدمه

محدوده التراسونیکیک تکنیک تشخیص غیر تماسی است که از امواج مافوق صوت ساطع شده از منبع صدا استفاده می کند و هنگامی که مانع تشخیص داده می شود، موج اولتراسونیک به منبع صوت منعکس می شود و فاصله مانع بر اساس سرعت انتشار سرعت محاسبه می شود. صدا در هوا به دلیل هدایت اولتراسونیک خوب آن، تحت تأثیر نور و رنگ جسم اندازه گیری شده قرار نمی گیرد، بنابراین به طور گسترده در جلوگیری از موانع روبات استفاده می شود. حسگر می تواند موانع ایستا یا پویا را در مسیر پیاده روی ربات حس کند و اطلاعات مسافت و جهت موانع را در زمان واقعی گزارش کند. ربات با توجه به اطلاعات می تواند عمل بعدی را به درستی انجام دهد.

با توسعه سریع فناوری کاربرد ربات ها، ربات ها در زمینه های کاربردی مختلف در بازار ظاهر شده اند و نیازهای جدیدی برای سنسورها مطرح شده است. نحوه انطباق با کاربرد ربات ها در زمینه های مختلف مشکلی است که هر مهندس حسگر باید به آن فکر کند و آن را کشف کند.

در این مقاله با استفاده از حسگر اولتراسونیک در ربات، به درک بهتر استفاده از سنسور اجتناب از مانع می پردازیم.

2،معرفی سنسور

A21، A22 و R01 سنسورهایی هستند که بر اساس برنامه‌های کنترل خودکار ربات طراحی شده‌اند، با یک سری از مزایای منطقه کور کوچک، سازگاری با اندازه‌گیری قوی، زمان پاسخ کوتاه، تداخل فیلتر فیلتر، سازگاری نصب بالا، ضد گرد و غبار و ضد آب، عمر طولانی و قابلیت اطمینان بالا. و غیره آنها می توانند حسگرها را با پارامترهای مختلف با توجه به روبات های مختلف تطبیق دهند.

تصاویر محصول A21, A22, R01

چکیده تابع:

• منبع ولتاژ گسترده، ولتاژ کاری 3.3 تا 24 ولت؛

• ناحیه کور می تواند حداقل تا 2.5 سانتی متر باشد.

• دورترین محدوده را می توان تنظیم کرد، کل محدوده 5 سطحی 50 سانتی متر تا 500 سانتی متر را می توان از طریق دستورالعمل تنظیم کرد.

• انواع حالت های خروجی، UART خودکار / کنترل شده، PWM کنترل شده، سطح سوئیچ TTL (3.3V)، RS485، IIC و غیره موجود است. (مصرف برق با کنترل UART و PWM می تواند از مصرف انرژی بسیار کم در خواب ≤5uA پشتیبانی کند)

• نرخ باود پیش فرض 115200 است، از اصلاح پشتیبانی می کند.

• زمان پاسخگویی در سطح Ms، زمان خروجی داده می تواند تا 13 میلی ثانیه سریع ترین زمان باشد.

•تک و دو زاویه را می توان انتخاب کرد، در مجموع چهار سطح زاویه برای سناریوهای مختلف برنامه پشتیبانی می شود.

• عملکرد کاهش نویز داخلی که می تواند از تنظیم سطح کاهش نویز 5 درجه پشتیبانی کند.

• فناوری پردازش امواج صوتی هوشمند، الگوریتم هوشمند داخلی برای فیلتر کردن امواج صوتی تداخلی، می تواند امواج صوتی تداخل را شناسایی کند و به طور خودکار فیلتر را انجام دهد.

• طراحی ساختار ضد آب، درجه ضد آب IP67.

• سازگاری نصب قوی، روش نصب ساده، پایدار و قابل اعتماد است.

• پشتیبانی از ارتقا سیستم عامل از راه دور.

3،پارامترهای محصول

(1) پارامترهای اساسی

(2) محدوده تشخیص

سنسور اجتناب از مانع اولتراسونیک دارای یک نسخه انتخابی دو زاویه است، هنگامی که محصول به صورت عمودی نصب می شود، زاویه تشخیص جهت چپ و راست افقی بزرگ است، می تواند محدوده پوشش اجتناب از مانع، زاویه تشخیص جهت عمودی کوچک را افزایش دهد. زمان، از ماشه اشتباه ناشی از ناهمواری سطح جاده در حین رانندگی جلوگیری می کند.

نمودار محدوده اندازه گیری

4،طرح فنی سنسور اجتناب از موانع اولتراسونیک

(1) نمودار ساختار سخت افزار

(2) گردش کار

الف، سنسور توسط مدارهای الکتریکی تغذیه می شود.

ب، پردازنده برای اطمینان از اینکه هر مدار به طور عادی کار می کند، بازرسی خود را شروع می کند.

c، پردازشگر خود بررسی می کند تا تشخیص دهد که آیا سیگنال تداخل فرکانس اولتراسونیک در محیط وجود دارد یا خیر، و سپس امواج صوتی بیگانه را به موقع فیلتر و پردازش می کند. هنگامی که نمی توان مقدار فاصله صحیح را به کاربر داد، برای جلوگیری از خطا، داده های علامت غیرعادی را ارائه دهید و سپس به فرآیند k بروید.

d، پردازنده دستورالعمل هایی را به مدار پالس تحریک تقویتی ارسال می کند تا شدت تحریک را با توجه به زاویه و محدوده کنترل کند.

e、پراب اولتراسونیک T سیگنال های صوتی را پس از کار ارسال می کند

f، پروب التراسونیک R پس از کار سیگنال های صوتی را دریافت می کند

g، سیگنال صوتی ضعیف توسط مدار تقویت کننده سیگنال تقویت شده و به پردازنده بازگردانده می شود.

h، سیگنال تقویت‌شده پس از شکل‌دهی به پردازنده بازگردانده می‌شود، و الگوریتم هوشمند داخلی، فناوری امواج صوتی تداخلی را فیلتر می‌کند، که می‌تواند به طور موثر هدف واقعی را غربال کند.

i، مدار تشخیص دما، بازخورد دمای محیط خارجی را به پردازنده تشخیص می دهد

j、پردازنده زمان بازگشت پژواک را شناسایی می کند و دمای ترکیب شده با محیط خارجی را جبران می کند و مقدار فاصله (S = V *t/2) را محاسبه می کند.

k، پردازنده سیگنال داده محاسبه شده را از طریق خط اتصال به مشتری ارسال می کند و به a برمی گردد.

(3) فرآیند تداخل

اولتراسوند در زمینه رباتیک، با منابع تداخل مختلفی مانند صدای منبع تغذیه، افت، موج، گذرا و غیره مواجه خواهد شد. تداخل تشعشعی مدار کنترل داخلی ربات و موتور. اولتراسوند با هوا به عنوان وسیله کار می کند. هنگامی که یک ربات به چندین سنسور اولتراسونیک مجهز می شود و چندین ربات به طور همزمان در مجاورت یکدیگر کار می کنند، سیگنال های اولتراسونیک غیر بومی زیادی در یک مکان و زمان وجود خواهد داشت و تداخل متقابل بین ربات ها بسیار جدی خواهد بود.

با توجه به این مشکلات تداخل، سنسور ساخته شده در یک فناوری انطباق بسیار انعطاف پذیر، می تواند از تنظیم سطح کاهش نویز 5 سطح پشتیبانی کند، فیلتر تداخل فرکانس مشابه را می توان تنظیم کرد، محدوده و زاویه را می توان با استفاده از الگوریتم فیلتر اکو تنظیم کرد. توانایی ضد تداخل قوی

پس از آزمایشگاه DYP از طریق روش آزمایش زیر: استفاده از 4 سنسور اجتناب از مانع اولتراسونیک برای پرچین کردن اندازه گیری، شبیه سازی محیط کار چند ماشین، ثبت داده ها، میزان دقت داده ها به بیش از 98٪ رسیده است.

نمودار آزمایش فناوری ضد تداخل

(4) زاویه پرتو قابل تنظیم است

زاویه پرتو حسگر پیکربندی نرم‌افزار دارای 4 سطح است: 40،45،55،65، برای برآورده کردن نیازهای کاربردی در سناریوهای مختلف.

5،طرح فنی سنسور اجتناب از موانع اولتراسونیک

در زمینه برنامه اجتناب از موانع ربات، حسگر چشم ربات است، اینکه آیا ربات می تواند انعطاف پذیر و سریع حرکت کند تا حد زیادی به اطلاعات اندازه گیری بازگردانده شده توسط سنسور بستگی دارد. در همان نوع سنسورهای اجتناب از موانع اولتراسونیک، محصولات اجتناب از مانع قابل اعتماد با هزینه کم و سرعت کم است، محصولات در اطراف ربات نصب می شوند، ارتباط با مرکز کنترل ربات، شروع سنسورهای محدوده مختلف برای تشخیص فاصله با توجه به جهت حرکت از ربات، پاسخ سریع و نیازهای تشخیص بر اساس تقاضا را به دست آورید. در همین حال، سنسور اولتراسونیک دارای یک زاویه میدان FOV بزرگ است تا به دستگاه کمک کند فضای اندازه گیری بیشتری را برای پوشش ناحیه تشخیص مورد نیاز مستقیماً در مقابل آن به دست آورد.

6،نکات برجسته کاربرد سنسور اولتراسونیک در طرح اجتناب از موانع ربات

• رادار اجتناب از موانع اولتراسونیک FOV مشابه دوربین عمق است، هزینه حدود 20٪ از دوربین عمق.

• وضوح کامل در سطح میلی متری، بهتر از دوربین عمق.

• نتایج آزمایش تحت تأثیر رنگ محیط خارجی و شدت نور قرار نمی گیرد، موانع مواد شفاف را می توان به طور پایدار تشخیص داد، مانند شیشه، پلاستیک شفاف و غیره.

• عاری از گرد و غبار، لجن، مه، اسید و محیط قلیایی تداخل، قابلیت اطمینان بالا، صرفه جویی در نگرانی، نرخ تعمیر و نگهداری پایین.

• اندازه کوچک برای دیدار با ربات طراحی خارجی و تعبیه شده، می تواند به انواع سناریوهای روبات های خدماتی اعمال شود، برای رفع نیازهای متنوع مشتریان، کاهش هزینه ها.