1、Uvod
Ultrazvočno merjenjeje tehnika brezkontaktnega zaznavanja, ki uporablja ultrazvočne valove, ki jih oddaja zvočni vir, in ultrazvočni val se odbije nazaj v zvočni vir, ko je ovira zaznana, razdalja do ovire pa se izračuna na podlagi hitrosti širjenja hitrosti zvok v zraku.Zaradi dobre ultrazvočne usmerjenosti nanj ne vplivata svetloba in barva merjenega objekta, zato se pogosto uporablja pri robotskem izogibanju oviram.Senzor lahko zaznava statične ali dinamične ovire na poti robota in v realnem času poroča o razdalji in smeri ovir.Robot lahko pravilno izvede naslednje dejanje glede na informacije.
S hitrim razvojem tehnologije uporabe robotov so se na trgu pojavili roboti na različnih področjih uporabe, za senzorje pa so postavljene nove zahteve.Kako se prilagoditi uporabi robotov na različnih področjih, je problem, o katerem mora razmišljati in raziskati vsak senzorski inženir.
V tem članku z uporabo ultrazvočnega senzorja v robotu bolje razumemo uporabo senzorja za izogibanje oviram.
2、Predstavitev senzorja
A21, A22 in R01 so senzorji, zasnovani na aplikacijah za samodejno krmiljenje robotov, z nizom prednosti majhnega slepega območja, močne prilagodljivosti merjenja, kratkega odzivnega časa, motenj filtriranja filtrov, visoke prilagodljivosti namestitve, odpornosti proti prahu in vode, dolge življenjske dobe in visoke zanesljivosti itd.Lahko prilagodijo senzorje z različnimi parametri glede na različne robote.
Slike izdelkov A21, A22, R01
Povzetek funkcije:
• širok napajalnik ， delovna napetost 3,3～24V；
•slepo območje lahko do najmanj 2,5 cm；
• Nastavite lahko največje območje, skupno 5-nivojsko območje od 50 cm do 500 cm lahko nastavite z navodili；
• Na voljo so različni izhodni načini, samodejni/nadzor UART, nadzor PWM, nivo preklopa glasnosti TTL (3,3 V), RS485, IIC itd.(UART nadzorovana in PWM nadzorovana poraba energije lahko podpira ultra nizko porabo energije med spanjem≤5uA)；
• Privzeta hitrost prenosa je 115.200, podpira modifikacije；
• Odzivni čas na ravni Ms, čas izpisa podatkov je najhitrejši do 13 ms；
• Izberete lahko enojni in dvojni kot, skupaj so podprte štiri stopnje kota za različne scenarije uporabe；
• Vgrajena funkcija za zmanjšanje hrupa, ki podpira 5-stopenjsko nastavitev ravni zmanjšanja hrupa；
• Inteligentna tehnologija obdelave akustičnih valov, vgrajen inteligentni algoritem za filtriranje interferenčnih zvočnih valov, lahko identificira interferenčne zvočne valove in samodejno izvede filtriranje；
• Vodoodporna konstrukcija, vodoodporna stopnja IP67；
• Močna prilagodljivost namestitve, način namestitve je preprost, stabilen in zanesljiv；
• Podpora nadgradnji vdelane programske opreme na daljavo；
3、Parametri izdelka
(1) Osnovni parametri
(2) Območje zaznavanja
Ultrazvočni senzor za izogibanje oviram ima dvokotno različico izbire. Ko je izdelek nameščen navpično, je kot zaznavanja vodoravne leve in desne smeri velik, lahko poveča obseg pokritosti izogibanja oviram, majhen kot zaznavanja navpične smeri, hkrati časa, se izogne napačnemu sprožitvi, ki ga povzroči neravna površina ceste med vožnjo.
Diagram merilnega območja
4、Tehnična shema ultrazvočnega senzorja za izogibanje oviram
(1) Diagram strukture strojne opreme
(2) Potek dela
a、Senzor se napaja iz električnih tokokrogov.
b、Procesor začne samopregled, da zagotovi, da vsako vezje deluje normalno.
c、Procesor samopreverja, da ugotovi, ali je v okolju ultrazvočni signal z isto frekvenco, nato pa pravočasno filtrira in obdela tuje zvočne valove.Ko uporabniku ni mogoče dati pravilne vrednosti razdalje, dajte nenormalne podatke o predznaku, da preprečite napake, in nato skočite na proces k.
d、Procesor pošlje navodila impulznemu vezju pospeševalnega vzbujanja za nadzor intenzivnosti vzbujanja glede na kot in obseg.
e、Ultrazvočna sonda T oddaja zvočne signale po delu
f、Ultrazvočna sonda R po delu prejme zvočne signale
g、šibek zvočni signal ojača vezje ojačevalnika signala in se vrne v procesor.
h、Ojačani signal se po oblikovanju vrne v procesor, vgrajeni inteligentni algoritem pa filtrira tehnologijo motenj zvočnega valovanja, ki lahko učinkovito zasenči pravo tarčo.
i、vezje za zaznavanje temperature, zazna povratno informacijo o temperaturi zunanjega okolja procesorju
j、Procesor identificira povratni čas odmeva in kompenzira temperaturo v kombinaciji z zunanjim okoljem, izračuna vrednost razdalje (S = V *t/2).
k、Procesor prenese izračunani podatkovni signal odjemalcu prek povezovalne linije in se vrne v a.
(3) Postopek motenj
Ultrazvok na področju robotike se bo soočil z različnimi viri motenj, kot so hrup napajanja, padec, val, prehodnost itd. Motnje sevanja robotovega notranjega krmilnega vezja in motorja.Ultrazvok deluje z zrakom kot medijem.Ko je robot opremljen z več ultrazvočnimi senzorji in več robotov deluje sočasno, bo v istem prostoru in času veliko tujerodnih ultrazvočnih signalov, medsebojne motnje med roboti pa bodo zelo resne.
Glede na te težave z motnjami ima senzor vgrajeno zelo prilagodljivo tehnologijo prilagajanja, ki lahko podpira 5-stopenjsko nastavitev ravni zmanjšanja hrupa, nastavite lahko isti frekvenčni interferenčni filter, nastavite obseg in kot z uporabo algoritma echo filtra, ima močna sposobnost proti motnjam.
Po laboratoriju DYP z naslednjo preskusno metodo: uporabite 4 ultrazvočne senzorje za izogibanje oviram za varovanje meritev, simulirajte delovno okolje z več stroji, zabeležite podatke, stopnja točnosti podatkov je dosegla več kot 98 %.
Diagram preskusa tehnologije proti motnjam
(4) Nastavljiv kot žarka
Kot žarka senzorja za konfiguracijo programske opreme ima 4 ravni: 40,45,55,65, da izpolnjuje zahteve aplikacij različnih scenarijev.
5、Tehnična shema ultrazvočnega senzorja za izogibanje oviram
Na področju uporabe robota za izogibanje oviram je senzor robotovo oko. Ali se lahko robot premika prožno in hitro, je v veliki meri odvisno od informacij o meritvah, ki jih vrne senzor.V istem tipu ultrazvočnih senzorjev za izogibanje oviram so zanesljivi izdelki za izogibanje oviram z nizkimi stroški in nizko hitrostjo, izdelki so nameščeni okoli robota, komunikacija z nadzornim centrom robota, zagon različnih senzorjev za zaznavanje razdalje glede na smer gibanja robota, doseči hiter odziv in zahteve glede zaznavanja na zahtevo.Medtem ima ultrazvočni senzor velik kot vidnega polja, ki stroju pomaga pridobiti več merilnega prostora za pokrivanje zahtevanega območja zaznavanja neposredno pred njim.
6、Poudarki uporabe ultrazvočnega senzorja v robotski shemi izogibanja oviram
• Ultrazvočni radar za izogibanje oviram FOV je podoben globinski kameri, stane približno 20 % globinske kamere;
• Celoten obseg milimetrske natančne ločljivosti, boljši od globinske kamere；
• Na rezultate testa ne vplivata barva zunanjega okolja in jakost svetlobe, ovire iz prozornega materiala je mogoče stabilno zaznati, kot so steklo, prozorna plastika itd.；
• Brez prahu, blata, megle, kislih in alkalijskih motenj okolja, visoka zanesljivost, brez skrbi, nizka stopnja vzdrževanja;
• Majhna velikost, ki ustreza zunanji in vgrajeni zasnovi robota, se lahko uporablja za različne scenarije servisnih robotov, da zadovolji raznolike potrebe strank in zmanjša stroške.
Čas objave: 16. avgusta 2022