1,Uvod
Ultrazvučno određivanje rasponaje tehnika beskontaktne detekcije koja koristi ultrazvučne valove emitirane iz izvora zvuka, a ultrazvučni val se reflektira natrag na izvor zvuka kada se otkrije prepreka, a udaljenost prepreke izračunava se na temelju brzine širenja brzine zvuk u zraku. Zbog svoje dobre ultrazvučne usmjerenosti, na njega ne utječu svjetlost i boja mjerenog objekta, pa se naširoko koristi u robotskom izbjegavanju prepreka. Senzor može osjetiti statičke ili dinamičke prepreke na ruti hodanja robota i prijaviti podatke o udaljenosti i smjeru prepreka u stvarnom vremenu. Robot može ispravno izvršiti sljedeću radnju prema informacijama.
S brzim razvojem tehnologije primjene robota, na tržištu su se pojavili roboti u različitim područjima primjene, a postavljaju se novi zahtjevi za senzore. Kako se prilagoditi primjeni robota u različitim područjima problem je o kojem svaki senzorski inženjer mora razmišljati i istraživati.
U ovom radu, kroz primjenu ultrazvučnog senzora u robotu, bolje razumjeti korištenje senzora za izbjegavanje prepreka.
2,Uvod u senzor
A21, A22 i R01 su senzori dizajnirani na temelju aplikacija za automatsku kontrolu robota, s nizom prednosti malog slijepog područja, snažne prilagodljivosti mjerenja, kratkog vremena odziva, smetnji filtriranja filtera, visoke prilagodljivosti instalacije, otpornosti na prašinu i vodu, dugog vijeka trajanja i visoke pouzdanosti , itd. Oni mogu prilagoditi senzore s različitim parametrima prema različitim robotima.
A21, A22, R01 slike proizvoda
Sažetak funkcije:
•široki napon napajanja, radni napon 3,3～24V；
•slijepo područje može biti najmanje do 2,5 cm；
• Najdalji domet se može postaviti, ukupni raspon od 5 razina od 50 cm do 500 cm može se postaviti putem uputa；
• Dostupni su različiti načini izlaza, UART automatski / kontrolirani, PWM kontrolirani, prekidač glasnoće TTL razina (3,3 V), RS485, IIC, itd. (Potrošnja energije kontrolirana UART-om i PWM-om može podržati ultra-nisku potrošnju energije spavanja≤5uA)；
• Zadana brzina prijenosa podataka je 115,200, Podržava modifikacije；
• Vrijeme odgovora na razini MS, vrijeme izlaza podataka može biti do 13 ms najbrže；
• Moguće je odabrati jedan i dvostruki kut, podržane su ukupno četiri razine kuta za različite scenarije primjene；
•Ugrađena funkcija smanjenja buke koja može podržati postavku razine smanjenja buke od 5 stupnjeva；
• Inteligentna tehnologija obrade akustičnih valova, ugrađeni inteligentni algoritam za filtriranje interferentnih zvučnih valova, može identificirati interferentne zvučne valove i automatski izvršiti filtriranje；
•Vodootporan dizajn strukture, vodootporan stupanj IP67；
•Snažna prilagodljivost instalacije, metoda instalacije je jednostavna, stabilna i pouzdana；
• Podrška nadogradnju firmvera na daljinu；
3,Parametri proizvoda
(1) Osnovni parametri
(2) Raspon detekcije
Ultrazvučni senzor za izbjegavanje prepreka ima verziju s dva kuta po izboru. Kada je proizvod instaliran okomito, vodoravni kut detekcije lijevog i desnog smjera je velik, može povećati raspon pokrivenosti izbjegavanja prepreka, mali kut detekcije okomitog smjera, u isto vrijeme vremena, izbjegava pogrešan okidač uzrokovan neravnom površinom ceste tijekom vožnje.
Dijagram mjernog područja
4,Tehnička shema ultrazvučnog senzora za izbjegavanje prepreka
(1) Dijagram hardverske strukture
(2) Tijek rada
a、Senzor se napaja iz električnih krugova.
b、Procesor započinje samoprovjeru kako bi osigurao da svaki krug radi normalno.
c、Procesor samoprovjerava postoji li ultrazvučni signal smetnje iste frekvencije u okruženju, a zatim filtrira i obrađuje vanzemaljske zvučne valove na vrijeme. Kada se točna vrijednost udaljenosti ne može dati korisniku, dajte abnormalne podatke o predznaku kako biste spriječili pogreške, a zatim prijeđite na proces k.
d、Procesor šalje upute impulsnom krugu pojačane pobude za kontrolu intenziteta pobude prema kutu i rasponu.
e、Ultrazvučna sonda T odašilje zvučne signale nakon rada
f、Ultrazvučna sonda R prima zvučne signale nakon rada
g、Krug pojačala signala pojačava slab zvučni signal i vraća ga u procesor.
h、Pojačani signal vraća se u procesor nakon oblikovanja, a ugrađeni inteligentni algoritam filtrira tehnologiju interferencije zvučnog vala, koja može učinkovito ukloniti pravi cilj.
i、Krug za detekciju temperature, otkriva povratnu informaciju o temperaturi vanjskog okruženja procesoru
j、Procesor identificira vrijeme povratka jeke i kompenzira temperaturu u kombinaciji s vanjskim ambijentalnim okruženjem, izračunava vrijednost udaljenosti (S = V *t/2).
k、Procesor šalje izračunati podatkovni signal klijentu kroz vezu i vraća se na a.
(3) Proces interferencije
Ultrazvuk u području robotike suočit će se s različitim izvorima smetnji, kao što su buka napajanja, pad, val, prijelazna pojava itd. Interferencija zračenja unutarnjeg upravljačkog kruga robota i motora. Ultrazvuk radi sa zrakom kao medijem. Kada je robot opremljen s više ultrazvučnih senzora i više robota radi u isto vrijeme, postojat će mnogo stranih ultrazvučnih signala u istom prostoru i vremenu, a međusobne smetnje između robota bit će vrlo ozbiljne.
S obzirom na ove probleme smetnji, senzor ima ugrađenu vrlo fleksibilnu tehnologiju prilagodbe, može podržati postavku razine smanjenja buke na 5 razina, može se postaviti isti filtar za smetnje frekvencije, može se postaviti raspon i kut, korištenjem algoritma echo filtera, ima snažnu sposobnost sprječavanja smetnji.
Nakon DYP laboratorija kroz sljedeću metodu ispitivanja: koristite 4 ultrazvučna senzora za izbjegavanje prepreka za zaštitu od mjerenja, simulirajte radno okruženje s više strojeva, zabilježite podatke, stopa točnosti podataka dosegla je više od 98%.
Dijagram ispitivanja tehnologije protiv smetnji
(4) Podesiv kut snopa
Kut snopa senzora konfiguracije softvera ima 4 razine: 40, 45, 55, 65, kako bi se zadovoljili zahtjevi primjene u različitim scenarijima.
5,Tehnička shema ultrazvučnog senzora za izbjegavanje prepreka
U području primjene robota za izbjegavanje prepreka, senzor je robotovo oko. Može li se robot kretati fleksibilno i brzo uvelike ovisi o mjernim informacijama koje vraća senzor. U istom tipu ultrazvučnih senzora za izbjegavanje prepreka, to su pouzdani proizvodi za izbjegavanje prepreka s niskom cijenom i malom brzinom, proizvodi se instaliraju oko robota, komuniciraju s kontrolnim centrom robota, pokreću različite senzore dometa za otkrivanje udaljenosti prema smjeru kretanja robota, postići zahtjeve za brzim odgovorom i otkrivanjem na zahtjev. U međuvremenu, ultrazvučni senzor ima veliki kut FOV polja kako bi pomogao stroju da dobije više prostora za mjerenje kako bi pokrio potrebno područje detekcije izravno ispred sebe.
6,Istaknute točke primjene ultrazvučnog senzora u robotskoj shemi izbjegavanja prepreka
• Ultrazvučni radar za izbjegavanje prepreka FOV sličan je dubinskoj kameri, košta oko 20% dubinske kamere;
• Razlučivost pune milimetarske razine, bolja od dubinske kamere；
• Na rezultate testa ne utječu boja vanjskog okruženja i intenzitet svjetla, prepreke od prozirnog materijala mogu se stabilno otkriti, poput stakla, prozirne plastike itd.；
• Bez prašine, mulja, magle, kiselina i alkalijskih smetnji okoline, visoka pouzdanost, štedi brige, niska stopa održavanja;
• Mala veličina za zadovoljavanje vanjskog i ugrađenog dizajna robota, može se primijeniti na različite scenarije uslužnih robota, kako bi se zadovoljile različite potrebe kupaca, smanjili troškovi.
Vrijeme objave: 16. kolovoza 2022