1、Въведение
Ултразвуково обхвате техника за безконтактно откриване, която използва ултразвукови вълни, излъчвани от източника на звук, и ултразвуковата вълна се отразява обратно към източника на звук, когато препятствието бъде открито, и разстоянието на препятствието се изчислява въз основа на скоростта на разпространение на скоростта на звук във въздуха. Поради добрата си ултразвукова насоченост, той не се влияе от светлината и цвета на измервания обект, така че се използва широко за избягване на препятствия от роботи. Сензорът може да усети статичните или динамични препятствия по пешеходния маршрут на робота и да докладва информация за разстоянието и посоката на препятствията в реално време. Роботът може да извърши правилно следващото действие според информацията.
С бързото развитие на технологията за приложение на роботи, роботи в различни области на приложение се появиха на пазара и се поставят нови изисквания за сензорите. Как да се адаптират към приложението на роботите в различни области е проблем за всеки сензорен инженер, който трябва да обмисли и проучи.
В тази статия, чрез прилагането на ултразвуков сензор в робот, за по-добро разбиране на използването на сензор за избягване на препятствия.
2、Въведение в сензора
A21, A22 и R01 са сензори, проектирани на базата на автоматични приложения за управление на роботи, със серия от предимства на малка сляпа зона, силна адаптивност на измерване, кратко време за реакция, смущения при филтриране на филтъра, висока адаптивност при инсталиране, прахоустойчивост и водоустойчивост, дълъг живот и висока надеждност и т.н. Те могат да адаптират сензори с различни параметри според различните роботи.
A21, A22, R01 продуктови снимки
Резюме на функцията:
• широко захранване с напрежение, работно напрежение 3,3 ~ 24 V;
•сляпата зона може да бъде до 2,5 см минимум；
•Може да се настрои най-далечният обхват, общ обхват от 5 нива от 50 см до 500 см може да се зададе чрез инструкции；
• Налични са различни изходни режими, UART автоматичен / контролиран, PWM контролиран, ниво на превключване на силата на звука TTL (3.3V), RS485, IIC и др. (UART контролирана и PWM контролирана консумация на енергия може да поддържа ултра ниска консумация на енергия при сън≤5uA)；
• Скоростта на предаване по подразбиране е 115 200, поддържа модификация；
• Време за реакция на ниво Ms, времето за извеждане на данни може да достигне до 13ms най-бързо；
• Могат да бъдат избрани единичен и двоен ъгъл, поддържат се общо четири нива на ъгъл за различни сценарии на приложение；
• Вградена функция за намаляване на шума, която може да поддържа настройката за ниво на намаляване на шума от 5 степени；
• Интелигентна технология за обработка на акустични вълни, вграден интелигентен алгоритъм за филтриране на смущаващи звукови вълни, може да идентифицира смущаващите звукови вълни и автоматично да извършва филтриране；
•Водоустойчив дизайн на конструкцията, водоустойчив клас IP67；
• Силна инсталационна адаптивност, методът на инсталиране е прост, стабилен и надежден；
•Поддържа отдалечено надграждане на фърмуера；
3、Параметри на продукта
(1)Основни параметри
(2) Обхват на откриване
Ултразвуковият сензор за избягване на препятствия има двуъгълна версия по избор. Когато продуктът е инсталиран вертикално, хоризонталният ъгъл на откриване на ляво и дясно направление е голям, може да увеличи обхвата на покритие на избягване на препятствия, малък ъгъл на откриване на вертикална посока, в същото време, избягва грешното задействане, причинено от неравна пътна настилка по време на шофиране.
Диаграма на обхвата на измерване
4、Техническа схема на ултразвуков сензор за избягване на препятствия
(1) Диаграма на хардуерната структура
(2) Работен процес
a、Сензорът се захранва от електрически вериги.
b、Процесорът започва самопроверка, за да се увери, че всяка верига работи нормално.
c、Процесорът се самоконтролира, за да идентифицира дали има ултразвуков сигнал със същата честота на смущение в околната среда и след това филтрира и обработва извънземните звукови вълни навреме. Когато правилната стойност на разстоянието не може да бъде дадена на потребителя, дайте необичайни данни за знак, за да предотвратите грешки, и след това преминете към процеса k.
d、Процесорът изпраща инструкции към импулсната верига на усилващо възбуждане, за да контролира интензитета на възбуждане според ъгъла и обхвата.
e、Ултразвуковата сонда T предава звукови сигнали след работа
f、Ултразвуковата сонда R получава звукови сигнали след работа
g、Слабият звуков сигнал се усилва от веригата на усилвателя на сигнала и се връща към процесора.
h、Усиленият сигнал се връща към процесора след оформяне, а вграденият интелигентен алгоритъм филтрира технологията за интерферентна звукова вълна, която може ефективно да отсее истинската цел.
i, Верига за откриване на температура, открива обратната връзка за температурата на външната среда към процесора
j、Процесорът идентифицира времето за връщане на ехото и компенсира температурата, комбинирана с външната околна среда, изчислява стойността на разстоянието (S = V *t/2).
k、Процесорът предава изчисления сигнал за данни на клиента през линията за връзка и се връща към a.
(3) Процес на смущение
Ултразвукът в областта на роботиката ще се сблъска с различни източници на смущения, като шум от захранването, падане, пренапрежение, преходни процеси и т.н. Радиационни смущения на веригата за вътрешно управление на робота и двигателя. Ултразвукът работи с въздух като среда. Когато един робот е снабден с множество ултразвукови сензори и множество роботи работят в съседство едновременно, ще има много чужди ултразвукови сигнали в едно и също пространство и време и взаимното смущение между роботите ще бъде много сериозно.
С оглед на тези проблеми със смущенията сензорът, вграден в много гъвкава технология за адаптиране, може да поддържа 5 нива на настройка на нивото на намаляване на шума, може да се настрои филтър за същата честота на смущения, да се настрои обхват и ъгъл, като се използва алгоритъмът на ехо филтъра, има силна способност срещу смущения.
След DYP лабораторията чрез следния метод на изпитване: използвайте 4 ултразвукови сензора за избягване на препятствия, за да защитите измерването, симулирайте работната среда с няколко машини, запишете данните, нивото на точност на данните достигна повече от 98%.
Диаграма на теста за технология против смущения
(4) Регулируем ъгъл на лъча
Ъгълът на лъча на сензора за конфигурация на софтуера има 4 нива: 40,45,55,65, за да отговори на изискванията на приложението за различни сценарии.
5、Техническа схема на ултразвуков сензор за избягване на препятствия
В областта на прилагането на робот за избягване на препятствия сензорът е окото на робота. Дали роботът може да се движи гъвкаво и бързо зависи до голяма степен от информацията за измерване, върната от сензора. В същия тип ултразвукови сензори за избягване на препятствия, това е надежден продукт за избягване на препятствия с ниска цена и ниска скорост, продуктите са инсталирани около робота, комуникация с контролния център на робота, стартиране на различни сензори за обхват за откриване на разстояние според посоката на движение на робота, постигане на бърза реакция и изисквания за откриване при поискване. Междувременно ултразвуковият сензор има голям полеви ъгъл на FOV, за да помогне на машината да получи повече пространство за измерване, за да покрие необходимата зона за откриване директно пред нея.
6、Акценти от приложението на ултразвуков сензор в схема за избягване на препятствия на роботи
• Ултразвуковият радар за избягване на препятствия FOV е подобен на камерата за дълбочина, струва около 20% от камерата за дълбочина;
• Разделителна способност с пълна точност на милиметрово ниво, по-добра от камерата за дълбочина；
• Резултатите от теста не се влияят от цвета на външната среда и интензитета на светлината, препятствията от прозрачен материал могат да бъдат стабилно открити, като стъкло, прозрачна пластмаса и др.；
• Без прах, утайки, мъгла, киселинна и алкална среда, висока надеждност, спестяване на грижи, ниска степен на поддръжка;
• Малък размер, отговарящ на външния и вграден дизайн на робота, може да се приложи към различни сценарии на обслужващи роботи, за да отговори на разнообразните нужди на клиентите, да намали разходите.
Време на публикуване: 16 август 2022 г