يساعد مستشعر الموجات فوق الصوتية في الروبوتات الروبوتات الذكية على تجنب العقبات "الصغيرة والسريعة والمستقرة"

1 、مقدمة

تتراوح بالموجات فوق الصوتيةهي تقنية الكشف عن عدم الاتصال والتي تستخدم الموجات فوق الصوتية المنبعثة من مصدر الصوت ، وتنظر الموجة بالموجات فوق الصوتية مرة أخرى إلى مصدر الصوت عند اكتشاف العقبة ، ويتم حساب مسافة العقبة بناءً على سرعة انتشار سرعة الصوت في الهواء. نظرًا لتوجيهته بالموجات فوق الصوتية الجيدة ، لا يتأثر بالضوء ولون الكائن المقاس ، لذلك يتم استخدامه على نطاق واسع في تجنب عقبة الروبوت. يمكن أن يشعر المستشعر بالعقبات الثابتة أو الديناميكية على طريق المشي للروبوت ، والإبلاغ عن معلومات المسافة والاتجاه عن العقبات في الوقت الفعلي. يمكن للروبوت تنفيذ الإجراء التالي بشكل صحيح وفقًا للمعلومات.

مع التطوير السريع لتكنولوجيا تطبيق الروبوت ، ظهرت الروبوتات في مجالات التطبيق المختلفة في السوق ، ويتم تقديم المتطلبات الجديدة لأجهزة الاستشعار. كيفية التكيف مع تطبيق الروبوتات في مجالات مختلفة هي مشكلة لكل مهندس استشعار للتفكير والاستكشاف.

في هذه الورقة ، من خلال تطبيق المستشعر بالموجات فوق الصوتية في الروبوت ، لفهم بشكل أفضل استخدام مستشعر تجنب العقبات.

2 、مقدمة المستشعر

A21 و A22 و R01 هما أجهزة استشعار مصممة استنادًا إلى تطبيقات التحكم في الروبوت التلقائي ، مع سلسلة من مزايا المساحة العمياء الصغيرة ، والقدرة القوية على القياس ، ووقت الاستجابة القصير ، وتداخل المرشحات ، والتكيف العالي للتكيف ، ومقاوم للغبار ، وعلى الحياة الطويلة ، وموثوقية عالية ، وما إلى ذلك. يمكنهم تكييف المستشعرات مع معلمات مختلفة وفقا لروبوتات مختلفة.

A21 ، A22 ، R01 صور المنتج

وظيفة الملخص ：

• إمدادات الجهد العريضة ， الجهد العاملة 33.3 ～ 24V ；

• يمكن أن تصل المساحة العمياء إلى 2.5 سم كحد أدنى ；

• يمكن تعيين أبعد نطاق ، يمكن تعيين نطاق إجمالي من 5 سم إلى 500 سم من خلال التعليمات ；

• تتوفر مجموعة متنوعة من أوضاع الإخراج ، UART Auto / Contrection ، PWM التحكم في مستوى TTL (3.3V) ، RS485 ، IIC ، إلخ. (يمكن أن يدعم استهلاك الطاقة في UART والسيطرة على PWM استهلاك طاقة النوم منخفضة للغاية) ；) ；

• معدل باود الافتراضي هو 115200 ، يدعم التعديل ；

• وقت استجابة مستوى MS ، يمكن أن يصل وقت إخراج البيانات إلى 13 مللي ثانية ；

• يمكن اختيار زاوية واحدة ومزدوجة ، يتم دعم ما مجموعه أربعة مستويات زاوية لسيناريوهات التطبيق المختلفة ；

• وظيفة تقليل الضوضاء المدمجة التي يمكن أن تدعم إعداد مستوى ضوضاء 5 درجة ；

• تقنية معالجة الموجة الصوتية الذكية ، الخوارزمية الذكية المدمجة لتصفية موجات الصوت التداخل ، يمكنها تحديد موجات صوت التداخل وتنفيذ تصفية ； تلقائيًا

• تصميم هيكل مقاوم للماء ، درجة مقاومة للماء IP67 ；

• القدرة على التكيف القوية للتثبيت ، طريقة التثبيت بسيطة ومستقرة وموثوقة ；

• دعم ترقية البرامج الثابتة عن بُعد ；

3 、معلمات المنتج

(1) المعلمات الأساسية

(2) نطاق الكشف

يحتوي مستشعر تجنب العقبات بالموجات فوق الصوتية على نسخة من زاوية من الاختيار ، عندما يتم تثبيت المنتج رأسياً ، فإن زاوية اكتشاف الاتجاه الأيمن والأفقي الأيمن ، يمكن أن تزيد من نطاق تغطية تجنب العقبات ، زاوية الكشف عن الاتجاه العمودي الصغير ، في الوقت نفسه ، يتجنب الزناد الخطأ الناجم عن سطح طريق غير متساو أثناء القيادة.

رسم تخطيطي لمدى القياس

4 、المخطط الفني لمستشعر تجنب العقبات بالموجات فوق الصوتية

(1) رسم تخطيطي لهيكل الأجهزة

(2) سير العمل

يتم تشغيل المستشعر بالدوائر الكهربائية.

B 、 يبدأ المعالج في الفحص الذاتي للتأكد من أن كل دائرة تعمل بشكل طبيعي.

C 、 فحص المعالج نفسه لتحديد ما إذا كانت هناك إشارة تداخل بالموجات فوق الصوتية في نفس التردد في البيئة ، ثم تصفية ومعالجة موجات الصوت الغريبة في الوقت المناسب. عندما لا يمكن إعطاء قيمة المسافة الصحيحة للمستخدم ، أعط بيانات علامة غير طبيعية لمنع الأخطاء ، ثم القفز إلى العملية K.

D 、 يرسل المعالج إرشادات إلى دائرة نبضة الإثارة التعزيز للتحكم في شدة الإثارة وفقًا للزاوية والمدى.

E 、 التحقيق بالموجات فوق الصوتية ينقل الإشارات الصوتية بعد العمل

F 、 يتلقى التحقيق بالموجات فوق الصوتية إشارات صوتية بعد العمل

يتم تضخيم الإشارة الصوتية الضعيفة بواسطة دائرة مضخم الإشارة وإعادتها إلى المعالج.

يتم إرجاع الإشارة المتضخمة إلى المعالج بعد تشكيلها ، وتقوم الخوارزمية الذكية المدمجة بتصفية تقنية موجة الصوت التداخل ، والتي يمكن أن تقوم بفحص الهدف الحقيقي بشكل فعال.

دائرة الكشف عن درجة الحرارة ، اكتشف ردود درجات حرارة البيئة الخارجية إلى المعالج

J 、 يحدد المعالج وقت إرجاع الصدى ويعوض درجة الحرارة مع البيئة المحيطة الخارجية ، ويحسب قيمة المسافة (s = v *t/2).

K 、 يقوم المعالج بنقل إشارة البيانات المحسوبة إلى العميل من خلال خط الاتصال ويعود إلى A.

(3) عملية التداخل

ستواجه الموجات فوق الصوتية في مجال الروبوتات ، مجموعة متنوعة من مصادر التداخل ، مثل ضوضاء إمدادات الطاقة ، والانخفاض ، والارتفاع ، والعابرة ، وما إلى ذلك التداخل الإشعاعي لدائرة التحكم الداخلية الروبوت والمحرك. الموجات فوق الصوتية تعمل مع الهواء كوسيط. عندما يتم تزويد الروبوت بأجهزة استشعار بالموجات فوق الصوتية المتعددة والعديد من الروبوتات المجاورة في نفس الوقت ، سيكون هناك العديد من الإشارات بالموجات فوق الصوتية غير الأصلية في نفس المكان والزمان ، وسيكون التداخل المتبادل بين الروبوتات خطيرًا للغاية.

في ضوء مشكلات التداخل هذه ، يمكن للمستشعر المدمج في تقنية التكيف المرنة للغاية ، أن يدعم إعداد مستوى 5 من مستوى الضوضاء ، ويمكن ضبط مرشح تداخل التردد نفسه ، ويمكن ضبط المدى والزاوية ، باستخدام خوارزمية مرشح الصدى ، قدرة قوية على مكافحة المؤتمرات.

بعد مختبر DYP من خلال طريقة الاختبار التالية: استخدم 4 مستشعرات تجنب العقبات بالموجات فوق الصوتية لتحوط القياس ، ومحاكاة بيئة العمل متعددة الآلات ، وتسجيل البيانات ، وصلت معدل دقة البيانات إلى أكثر من 98 ٪.

رسم تخطيطي لاختبار تقنية مكافحة التداخل

(4) زاوية الشعاع قابل للتعديل

تحتوي زاوية شعاع مستشعر تكوين البرامج على 4 مستويات: 40،45،55،65 ، لتلبية متطلبات التطبيق لسيناريوهات مختلفة.

5 、المخطط الفني لمستشعر تجنب العقبات بالموجات فوق الصوتية

في مجال تطبيق تجنب عقبة الروبوت ، يكون المستشعر هو عين الروبوت ، ما إذا كان يمكن للروبوت أن يتحرك بمرونة وسرعة يعتمد إلى حد كبير على معلومات القياس التي يتم إرجاعها بواسطة المستشعر. في نفس النوع من أجهزة استشعار تجنب العقبات بالموجات فوق الصوتية ، يعد منتجات تجنب العقبات الموثوقة ذات التكلفة المنخفضة وسرعة منخفضة ، يتم تثبيت المنتجات حول الروبوت ، والتواصل مع مركز التحكم في الروبوت ، وتبدأ أجهزة استشعار مختلفة تتراوح من الكشف عن المسافة وفقًا لاتجاه الحركة للروبوت ، وتحقيق استجابة سريعة ومتطلبات الكشف عن الطلب. وفي الوقت نفسه ، يحتوي المستشعر بالموجات فوق الصوتية على زاوية حقل FOV كبيرة لمساعدة الماكينة على الحصول على مساحة قياس أكبر لتغطية منطقة الكشف المطلوبة أمامه مباشرة.

6 、أبرز في تطبيق المستشعر بالموجات فوق الصوتية في مخطط تجنب عقبات الروبوت

• تجنب العقبات بالموجات فوق الصوتية يشبه رادار FOV مع الكاميرا العمق ، تكلف حوالي 20 ٪ من الكاميرا العمق ؛

• دقة الدقة على مستوى ملليمتر كامل المدى ، أفضل من الكاميرا العمق ；

• لا تتأثر نتائج الاختبار بلون البيئة الخارجية وكثافة الضوء ، يمكن اكتشاف عقبات المواد الشفافة بشكل ثابت ، مثل الزجاج والبلاستيك الشفاف وما إلى ذلك.

• خالية من الغبار والحمأة والضباب والبيئة الحمضية والقلوية ، وموثوقية عالية ، وتوفير القلق ، وانخفاض معدل الصيانة ؛

• الحجم الصغير لتلبية التصميم الخارجي والمدمج على الروبوت ، يمكن تطبيقه على مجموعة متنوعة من سيناريوهات روبوتات الخدمة ، لتلبية الاحتياجات المتنوعة للعملاء ، وخفض التكاليف.