1 、Introdución
Ultrasóns que vané unha técnica de detección sen contacto que usa ondas ultrasónicas emitidas desde a fonte de son, e a onda ultrasónica reflicte a fonte de son cando se detecta o obstáculo e a distancia do obstáculo calcúlase en función da velocidade de propagación do son no aire. Debido á súa boa directividade ultrasónica, non se ve afectada pola luz e pola cor do obxecto medido, polo que é moi utilizado na evitación do obstáculo do robot. O sensor pode sentir os obstáculos estáticos ou dinámicos na ruta a pé do robot e informar a información de distancia e dirección dos obstáculos en tempo real. O robot pode realizar correctamente a seguinte acción segundo a información.
Co rápido desenvolvemento da tecnoloxía de aplicacións de robot, os robots en diferentes campos de aplicacións apareceron no mercado e preséntanse novos requisitos para os sensores. Como adaptarse á aplicación de robots en diferentes campos é un problema para todos os enxeñeiros de sensores para pensar e explorar.
Neste artigo, a través da aplicación de sensor ultrasónico en robot, para comprender mellor o uso do sensor de evitación de obstáculos.
2 、Introdución do sensor
A21, A22 e R01 son sensores deseñados en base a aplicacións automáticas de control de robots, cunha serie de vantaxes da pequena área cega, unha forte adaptabilidade da medición, tempo de resposta curto, interferencias de filtrado de filtros, alta adaptabilidade de instalación, impermeable e impermeable, longa vida e alta fiabilidade, etc. Poden adaptar sensores con diferentes parámetros segundo diferentes robots.
Imaxes de produto A21, A22, R01
Función Resumo ：
• Subministración de tensión ampla ， Tensión de traballo3.3 ～ 24V ；
• A área cega pode ata 2,5 cm mínima ；
• Pódese establecer o rango máis afastado, pódese establecer un rango total de 5 cm a 500cm a través de instrucións ；
• Hai unha variedade de modos de saída, UART automático / controlado, controlado PWM, nivel de volume de conmutador (3,3V), RS485, IIC, etc. (UART controlado e o consumo de enerxía controlado por PWM pode soportar o consumo de enerxía de sono ultra-baixo) ；
• A taxa de baude predeterminada é de 115.200, admite a modificación ；
• Tempo de resposta a nivel MS, o tempo de saída de datos pode ata 13ms máis rápido ；
• Pódense seleccionar un ángulo único e dobre, un total de catro niveis de ángulo son compatibles para diferentes escenarios de aplicación ；
• Función de redución de ruído incorporada que pode soportar a configuración de nivel de redución de ruído de 5 graos ；
• Tecnoloxía de procesamento de ondas acústicas intelixente, algoritmo intelixente incorporado para filtros de interferencia As ondas sonoras, poden identificar as ondas sonoras de interferencia e realizar automaticamente o filtrado ；
• Deseño de estrutura impermeable, IP67 de grao impermeable
• A adaptabilidade da instalación forte, o método de instalación é sinxelo, estable e fiable ；
• Soporte a actualización do firmware remoto ；
3 、Parámetros do produto
(1) Parámetros básicos
(2) Rango de detección
O sensor de evitación de obstáculos por ultrasóns ten unha versión de dous ángulo da elección, cando o produto está instalado verticalmente, o ángulo horizontal de detección de dirección esquerda e dereita é grande, pode aumentar o rango de cobertura da evitación de obstáculos, un pequeno ángulo de detección de dirección vertical, ao mesmo tempo, evita o disparador incorrecto causado pola superficie desigual da estrada durante a condución.
Diagrama do rango de medición
4 、Esquema técnico do sensor de evitación de obstáculos por ultrasóns
(1) Diagrama da estrutura de hardware
(2) Fluxo de traballo
A 、 O sensor está alimentado polos circuítos eléctricos.
B 、 O procesador comeza a autoinspección para asegurarse de que cada circuíto funcione normalmente.
C 、 O procesador auto-comproba para identificar se existe un sinal de interferencia por ultrasóns da mesma frecuencia no ambiente e logo filtrar e procesar as ondas de son alieníxenas no tempo. Cando o valor de distancia correcto non se poida dar ao usuario, dá os datos de signos anormais para evitar erros e, a continuación, salta ao proceso k.
D 、 O procesador envía instrucións ao circuíto de pulso de excitación Boost para controlar a intensidade de excitación segundo o ángulo e o rango.
e 、 A sonda ultrasónica T transmite sinais acústicos despois de traballar
f 、 A sonda ultrasónica R recibe sinais acústicos despois de traballar
G 、 O débil sinal acústico amplifícase polo circuíto do amplificador de sinal e volve ao procesador.
H 、 O sinal amplificado é devolto ao procesador despois da conformación e o algoritmo intelixente incorporado filtra a tecnoloxía de ondas de son de interferencia, que pode seleccionar efectivamente o verdadeiro obxectivo.
I 、 Circuíto de detección de temperatura, detecta a retroalimentación da temperatura do ambiente externo ao procesador
J 、 O procesador identifica o tempo de retorno do eco e compensa a temperatura combinada co ambiente ambiente externo, calcula o valor da distancia (s = v *t/2).
K 、 O procesador transmite o sinal de datos calculado ao cliente a través da liña de conexión e volve a a.
(3) Proceso de interferencia
A ecografía no campo da robótica enfrontarase a unha variedade de fontes de interferencia, como o ruído da subministración de enerxía, a caída, o aumento, o transitorio, etc. Interferencia de radiación do circuíto de control interno do robot e do motor. A ecografía funciona co aire como medio. Cando un robot está equipado con múltiples sensores ultrasóns e múltiples robots funcionan ao mesmo tempo, haberá moitos sinais ultrasóns non nativos no mesmo espazo e tempo, e a interferencia mutua entre robots será moi grave.
Á vista destes problemas de interferencia, o sensor incorporado unha tecnoloxía de adaptación moi flexible, pode soportar a configuración de nivel de redución de ruído de 5 niveis, pódese establecer o mesmo filtro de interferencia de frecuencia, pódese establecer o rango e o ángulo, empregando o algoritmo de filtro Echo, ten unha forte capacidade anti-interferencia.
Despois do laboratorio DYP a través do seguinte método de proba: use 4 sensores de evitación de obstáculos ultrasóns para cobertura da medición, simular o ambiente de traballo multi-máquinas, rexistrar os datos, a taxa de precisión dos datos alcanzou máis do 98%.
Diagrama da proba de tecnoloxía anti-interferencia
(4) ángulo de feixe axustable
O ángulo do feixe do sensor de configuración do software ten 4 niveis: 40,45,55,65, para cumprir os requisitos de aplicación de diferentes escenarios.
5 、Esquema técnico do sensor de evitación de obstáculos por ultrasóns
No campo da aplicación de evitación de obstáculos do robot, o sensor é o ollo do robot, se o robot pode moverse de forma flexible e rapidamente depende en gran medida da información de medición devolta polo sensor. No mesmo tipo de sensores de evitación de obstáculos ultrasóns, trátase dun produto de evitación de obstáculos fiables con baixo custo e baixa velocidade, os produtos están instalados ao redor do robot, a comunicación co centro de control do robot, inicia diferentes sensores de distancia para a detección de distancia segundo a dirección do movemento do robot, conseguen unha resposta rápida e os requisitos de detección baixo demanda. Mentres tanto, o sensor ultrasónico ten un gran ángulo de campo FOV para axudar á máquina a obter máis espazo de medición para cubrir a área de detección requirida directamente diante dela.
6 、Destacados da aplicación do sensor ultrasónico no esquema de evitación de obstáculos de robot
• O radar de evidencia de obstáculos ultrasóns é similar á cámara de profundidade, custou preto do 20% da cámara de profundidade;
• Resolución de precisión a nivel de milímetro de gama completa, mellor que a cámara de profundidade ；
• Os resultados das probas non están afectados pola cor do ambiente externo e a intensidade da luz, pódense detectar de forma estable os obstáculos de material transparente, como o vidro, o plástico transparente, etc.
• Libre de po, lodos, néboa, interferencia de ambiente ácido e alcalino, alta fiabilidade, aforro de preocupacións, baixa taxa de mantemento;
• O pequeno tamaño para cumprir o deseño externo e o robot pódese aplicar a unha variedade de escenarios de robots de servizo, para satisfacer as diversas necesidades dos clientes, reducir os custos.
Tempo de publicación: 16 de agosto-2022