1,Zavedení
Ultrazvukový rozsahje bezkontaktní detekční technika, která využívá ultrazvukové vlny vyzařované ze zdroje zvuku a ultrazvuková vlna se při detekci překážky odráží zpět ke zdroji zvuku a vzdálenost překážky se vypočítává na základě rychlosti šíření rychlosti zvuk ve vzduchu. Díky své dobré směrovosti ultrazvuku není ovlivněn světlem a barvou měřeného objektu, takže je široce používán při vyhýbání se překážkám robota. Senzor dokáže snímat statické nebo dynamické překážky na trase chůze robota a hlásit informace o vzdálenosti a směru překážek v reálném čase. Robot může správně provést další akci podle informací.
S rychlým rozvojem technologie robotických aplikací se na trhu objevily roboty v různých aplikačních oblastech a na senzory jsou kladeny nové požadavky. Jak se přizpůsobit aplikaci robotů v různých oborech, to je problém, o kterém musí přemýšlet a zkoumat každý inženýr senzorů.
V tomto článku, pomocí aplikace ultrazvukového senzoru v robotu, lépe porozumět použití senzoru vyhýbání se překážkám.
2,Úvod do senzoru
A21, A22 a R01 jsou senzory navržené na základě aplikací automatického řízení robotů, s řadou výhod malé slepé oblasti, silnou přizpůsobivostí měření, krátkou dobou odezvy, filtrováním rušení filtrem, vysokou přizpůsobivostí instalace, prachotěsností a vodotěsností, dlouhou životností a vysokou spolehlivostí ,atd. Mohou přizpůsobit senzory s různými parametry podle různých robotů.
Obrázky produktů A21, A22, R01
Abstrakt funkce:
•široké napájecí napětí, pracovní napětí 3,3～24V；
•slepá plocha může být až 2,5 cm minimálně；
• Lze nastavit nejvzdálenější rozsah, celkový rozsah 5 úrovní od 50 cm do 500 cm lze nastavit pomocí pokynů；
• K dispozici jsou různé výstupní režimy, UART auto / řízené, PWM řízené, přepínání hlasitosti TTL (3,3 V), RS485, IIC atd. (Spotřeba energie řízená UART a PWM může podporovat ultra nízkou spotřebu energie při spánku ≤5uA)；
•Výchozí přenosová rychlost je 115 200, podporuje úpravy；
• Doba odezvy na úrovni Ms, doba výstupu dat může být až 13 ms nejrychlejší；
•Je možné vybrat jeden a dvojitý úhel, celkem jsou podporovány čtyři úrovně úhlu pro různé scénáře použití；
•Vestavěná funkce redukce šumu, která podporuje 5stupňové nastavení úrovně redukce šumu；
•Inteligentní technologie zpracování akustických vln, vestavěný inteligentní algoritmus pro filtrování interferenčních zvukových vln, dokáže identifikovat interferenční zvukové vlny a automaticky provádět filtrování；
• Vodotěsná konstrukce, vodotěsnost IP67；
•Silná přizpůsobivost instalace, způsob instalace je jednoduchý, stabilní a spolehlivý；
•Podpora vzdálené aktualizace firmwaru；
3,Parametry produktu
(1)Základní parametry
(2) Rozsah detekce
Ultrazvukový snímač vyhýbání se překážkám má dvouúhlovou verzi na výběr, Když je produkt instalován svisle, úhel detekce horizontálního levého a pravého směru je velký, může zvýšit rozsah pokrytí vyhýbání se překážkám, malý úhel detekce vertikálního směru současně čas, vyhne se nesprávné spoušti způsobené nerovným povrchem vozovky během jízdy.
Schéma rozsahu měření
4,Technické schéma ultrazvukového senzoru vyhýbání se překážkám
(1)Schéma hardwarové struktury
(2) Pracovní postup
a、Snímač je napájen elektrickými obvody.
b、Procesor spustí vlastní kontrolu, aby se ujistil, že každý obvod funguje normálně.
c、Procesor se sám zkontroluje, aby zjistil, zda se v prostředí nevyskytuje ultrazvukový interferenční signál stejné frekvence, a poté včas odfiltruje a zpracuje cizí zvukové vlny. Pokud nelze uživateli poskytnout správnou hodnotu vzdálenosti, dejte abnormální znaménko, abyste předešli chybám, a poté přejděte k procesu k.
d、Procesor zasílá instrukce do obvodu impulsů boost buzení pro řízení intenzity buzení podle úhlu a rozsahu.
e、Ultrazvuková sonda T vysílá po práci akustické signály
f、Ultrazvuková sonda R přijímá po práci akustické signály
g、Slabý akustický signál je zesílen obvodem zesilovače signálu a vrácen do procesoru.
h、Zesílený signál se po tvarování vrací do procesoru a vestavěný inteligentní algoritmus filtruje technologii rušení zvukových vln, která dokáže účinně odclonit skutečný cíl.
i、Obvod detekce teploty, detekuje zpětnou vazbu teploty vnějšího prostředí do procesoru
j、Procesor identifikuje čas návratu echa a kompenzuje teplotu kombinovanou s vnějším okolním prostředím, vypočítá hodnotu vzdálenosti (S = V *t/2).
k、Procesor přenese vypočítaný datový signál klientovi přes spojovací linku a vrátí se do a.
(3) Proces rušení
Ultrazvuk v oblasti robotiky bude čelit různým zdrojům rušení, jako je šum napájecího zdroje, pokles, přepětí, přechodné jevy atd. Radiační rušení vnitřního řídicího obvodu robota a motoru. Ultrazvuk pracuje se vzduchem jako médiem. Když je robot vybaven více ultrazvukovými senzory a současně pracuje více robotů vedle sebe, ve stejném prostoru a čase bude mnoho nenativních ultrazvukových signálů a vzájemné rušení mezi roboty bude velmi vážné.
S ohledem na tyto problémy s rušením má senzor vestavěnou velmi flexibilní adaptační technologii, může podporovat 5 úrovní nastavení úrovně redukce šumu, lze nastavit stejný frekvenční interferenční filtr, lze nastavit rozsah a úhel pomocí algoritmu echo filtru, má silná schopnost proti rušení.
Po laboratoři DYP pomocí následující testovací metody: použijte 4 ultrazvukové snímače vyhýbání se překážkám k zajištění měření, simulujte pracovní prostředí s více stroji, zaznamenejte data, přesnost dat dosáhla více než 98%.
Schéma testu technologie proti rušení
(4) Nastavitelný úhel paprsku
Úhel paprsku senzoru softwarové konfigurace má 4 úrovně: 40,45,55,65, aby vyhovoval aplikačním požadavkům různých scénářů.
5,Technické schéma ultrazvukového senzoru vyhýbání se překážkám
V oblasti aplikace robotického vyhýbání se překážkám je senzor okem robota. Zda se robot může pohybovat flexibilně a rychle, závisí do značné míry na informacích o měření vrácených senzorem. Ve stejném typu ultrazvukových senzorů pro vyhýbání se překážkám se jedná o spolehlivé produkty pro vyhýbání se překážkám s nízkou cenou a nízkou rychlostí, produkty jsou instalovány kolem robota, komunikace s řídicím centrem robota, spouštění různých senzorů vzdálenosti pro detekci vzdálenosti podle směru pohybu robota, dosáhnout rychlé odezvy a požadavků na detekci na vyžádání. Mezitím má ultrazvukový senzor velký úhel pole FOV, který pomáhá stroji získat více měřicího prostoru pro pokrytí požadované detekční oblasti přímo před ním.
6,Hlavní přednosti aplikace ultrazvukového senzoru ve schématu vyhýbání se překážkám robota
• Ultrazvukový radar pro vyhýbání se překážkám FOV je podobný hloubkové kameře, stojí asi 20 % hloubkové kamery;
• Přesné rozlišení na milimetrové úrovni s plným rozsahem, lepší než hloubková kamera；
• Výsledky testu nejsou ovlivněny barvou a intenzitou světla vnějšího prostředí, lze stabilně detekovat překážky z průhledného materiálu, jako je sklo, průhledný plast atd.；
• Bez prachu, kalů, mlhy, kyselého a alkalického prostředí, vysoká spolehlivost, šetřící starosti, nízká náročnost na údržbu;
• Malá velikost, aby vyhovovala vnějšímu a vestavěnému designu robota, lze jej použít pro různé scénáře servisních robotů, aby vyhovovaly různorodým potřebám zákazníků a snížily náklady.
Čas odeslání: 16. srpna 2022