1.Introdução
Alcance ultrassônicoé uma técnica de detecção sem contato que usa ondas ultrassônicas emitidas pela fonte sonora, e a onda ultrassônica reflete de volta para a fonte sonora quando o obstáculo é detectado, e a distância do obstáculo é calculada com base na velocidade de propagação da velocidade de som no ar.Devido à sua boa diretividade ultrassônica, não é afetado pela luz e pela cor do objeto medido, por isso é amplamente utilizado para evitar obstáculos por robôs.O sensor pode detectar os obstáculos estáticos ou dinâmicos na rota de caminhada do robô e relatar as informações de distância e direção dos obstáculos em tempo real.O robô pode executar corretamente a próxima ação de acordo com as informações.
Com o rápido desenvolvimento da tecnologia de aplicação de robôs, surgiram no mercado robôs em diferentes campos de aplicação e novos requisitos foram apresentados para sensores.Como se adaptar à aplicação de robôs em diferentes campos é um problema que todo engenheiro de sensores deve pensar e explorar.
Neste artigo, através da aplicação de sensor ultrassônico em robô, para entender melhor a utilização do sensor para evitar obstáculos.
2.Introdução ao sensor
A21, A22 e R01 são sensores projetados com base em aplicações de controle automático de robôs, com uma série de vantagens de pequena área cega, forte adaptabilidade de medição, tempo de resposta curto, interferência de filtragem de filtro, alta adaptabilidade de instalação, à prova de poeira e à prova d'água, longa vida e alta confiabilidade , etc.Eles podem adaptar sensores com diferentes parâmetros de acordo com diferentes robôs.
Fotos do produto A21, A22, R01
Resumo da função:
• ampla fonte de tensão, tensão de trabalho 3,3 ~ 24V;
•a área cega pode ter no mínimo 2,5cm;
•O alcance mais distante pode ser definido, um alcance total de 5 níveis de 50cm a 500cm pode ser definido através de instruções;
• Uma variedade de modos de saída estão disponíveis, UART automático/controlado, controlado por PWM, nível TTL de volume de comutação (3,3 V), RS485, IIC, etc.(O consumo de energia controlado por UART e PWM pode suportar consumo de energia de sono ultrabaixo≤5uA);
•A taxa de transmissão padrão é 115.200, suporta modificação;
• Tempo de resposta em nível de MS, o tempo de saída de dados pode ser até 13 ms mais rápido;
•Ângulos simples e duplos podem ser selecionados, um total de quatro níveis de ângulo são suportados para diferentes cenários de aplicação;
•Função de redução de ruído integrada que pode suportar a configuração do nível de redução de ruído de 5 graus;
• Tecnologia inteligente de processamento de ondas acústicas, algoritmo inteligente integrado para filtrar ondas sonoras de interferência, pode identificar as ondas sonoras de interferência e realizar a filtragem automaticamente;
• Projeto de estrutura à prova d'água, grau à prova d'água IP67;
• Forte adaptabilidade de instalação, o método de instalação é simples, estável e confiável;
•Suporte para atualização remota de firmware;
3.Parâmetros do produto
(1) Parâmetros básicos
(2) Faixa de detecção
O sensor ultrassônico para evitar obstáculos tem uma versão de dois ângulos de escolha. Quando o produto é instalado verticalmente, o ângulo de detecção de direção horizontal esquerda e direita é grande, pode aumentar a faixa de cobertura para evitar obstáculos, pequeno ângulo de detecção de direção vertical, ao mesmo Ao mesmo tempo, evita o gatilho errado causado pela superfície irregular da estrada durante a condução.
Diagrama da faixa de medição
4.Esquema técnico do sensor ultrassônico para evitar obstáculos
(1)Diagrama da estrutura de hardware
(2)Fluxo de trabalho
a、O sensor é alimentado pelos circuitos elétricos.
b、O processador inicia a autoinspeção para garantir que cada circuito funcione normalmente.
c、A autoverificação do processador para identificar se há um sinal de interferência ultrassônico de mesma frequência no ambiente e, em seguida, filtrar e processar as ondas sonoras alienígenas a tempo.Quando o valor correto da distância não puder ser fornecido ao usuário, forneça os dados do sinal anormal para evitar erros e, em seguida, pule para o processo k.
d、O processador envia instruções ao circuito de pulso de excitação de reforço para controlar a intensidade de excitação de acordo com o ângulo e o alcance.
e、A sonda ultrassônica T transmite sinais acústicos após o trabalho
f、A sonda ultrassônica R recebe sinais acústicos após trabalhar
g、O sinal acústico fraco é amplificado pelo circuito amplificador de sinal e retornado ao processador.
h、O sinal amplificado é retornado ao processador após a modelagem, e o algoritmo inteligente integrado filtra a tecnologia de ondas sonoras de interferência, que pode efetivamente filtrar o verdadeiro alvo.
i、Circuito de detecção de temperatura, detecta o feedback da temperatura do ambiente externo para o processador
j、O processador identifica o tempo de retorno do eco e compensa a temperatura combinada com o ambiente externo, calcula o valor da distância (S = V *t/2).
k、O processador transmite o sinal de dados calculado para o cliente através da linha de conexão e retorna para a.
(3) Processo de interferência
O ultrassom no campo da robótica enfrentará uma variedade de fontes de interferência, como ruído da fonte de alimentação, queda, sobretensão, transiente, etc. Interferência de radiação do circuito de controle interno do robô e do motor.O ultrassom funciona com o ar como meio.Quando um robô é equipado com vários sensores ultrassônicos e vários robôs trabalham adjacentes ao mesmo tempo, haverá muitos sinais ultrassônicos não nativos no mesmo espaço e tempo, e a interferência mútua entre os robôs será muito séria.
Em vista desses problemas de interferência, o sensor possui uma tecnologia de adaptação muito flexível, pode suportar configuração de nível de redução de ruído de 5 níveis, o mesmo filtro de interferência de frequência pode ser definido, alcance e ângulo podem ser definidos, usando o algoritmo de filtro de eco, tem uma forte capacidade anti-interferência.
Após o laboratório DYP através do seguinte método de teste: use 4 sensores ultrassônicos para evitar obstáculos para proteger a medição, simular o ambiente de trabalho multi-máquina, registrar os dados, a taxa de precisão dos dados atingiu mais de 98%.
Diagrama do teste de tecnologia anti-interferência
(4) Ângulo de feixe ajustável
O ângulo de feixe do sensor de configuração do software possui 4 níveis: 40,45,55,65, para atender aos requisitos de aplicação de diferentes cenários.
5.Esquema técnico do sensor ultrassônico para evitar obstáculos
No campo da aplicação para evitar obstáculos do robô, o sensor é o olho do robô. Se o robô pode se mover de maneira flexível e rápida depende em grande parte das informações de medição retornadas pelo sensor.No mesmo tipo de sensores ultrassônicos para evitar obstáculos, é um produto confiável para evitar obstáculos com baixo custo e baixa velocidade, os produtos são instalados ao redor do robô, comunicação com o centro de controle do robô, iniciam diferentes sensores de alcance para detecção de distância de acordo com a direção do movimento do robô, obtenha resposta rápida e requisitos de detecção sob demanda.Enquanto isso, o sensor ultrassônico possui um grande ângulo de campo FOV para ajudar a máquina a obter mais espaço de medição para cobrir a área de detecção necessária diretamente à sua frente.
6.Destaques da aplicação do sensor ultrassônico no esquema de prevenção de obstáculos do robô
• Radar ultrassônico para evitar obstáculos FOV é semelhante à câmera de profundidade, custa cerca de 20% da câmera de profundidade;
• Resolução de precisão de nível milimétrico de faixa completa, melhor que a câmera de profundidade;
• Os resultados dos testes não são afetados pela cor do ambiente externo e pela intensidade da luz, os obstáculos de materiais transparentes podem ser detectados de forma estável, como vidro, plástico transparente, etc.；
• Livre de poeira, lama, neblina, interferência ambiental ácida e alcalina, alta confiabilidade, economia de preocupações e baixa taxa de manutenção;
• Tamanho pequeno para atender ao design externo e incorporado do robô, pode ser aplicado a uma variedade de cenários de robôs de serviço, para atender às diversas necessidades dos clientes, reduzir custos.
Horário da postagem: 16 de agosto de 2022