1 、Introducción
Ultrasónicoes una técnica de detección sin contacto que utiliza ondas ultrasónicas emitidas desde la fuente de sonido, y la onda ultrasónica se refleja en la fuente de sonido cuando se detecta el obstáculo, y la distancia del obstáculo se calcula en función de la velocidad de propagación de la velocidad del sonido en el aire. Debido a su buena directividad ultrasónica, no se ve afectado por la luz y el color del objeto medido, por lo que se usa ampliamente en la evitación de obstáculos del robot. El sensor puede detectar los obstáculos estáticos o dinámicos en la ruta de caminata del robot, e informar la información de distancia y dirección de los obstáculos en tiempo real. El robot puede realizar correctamente la siguiente acción de acuerdo con la información.
Con el rápido desarrollo de la tecnología de aplicaciones de robots, los robots en diferentes campos de aplicación han aparecido en el mercado, y se presentan nuevos requisitos para los sensores. Cómo adaptarse a la aplicación de robots en diferentes campos es un problema para que cada ingeniero de sensores piense y explore.
En este artículo, a través de la aplicación del sensor ultrasónico en el robot, para comprender mejor el uso del sensor de evitación de obstáculos.
2 、Introducción al sensor
A21, A22 y R01 son sensores diseñados basados en aplicaciones automáticas de control de robots, con una serie de ventajas de un área ciega pequeña, adaptabilidad de medición fuerte, tiempo de respuesta corto, interferencia de filtrado de filtros, alta adaptabilidad de instalación, resistente al polvo e impermeable, larga vida y alta confiabilidad, etc. Pueden adaptar sensores con diferentes parámetros de acuerdo con diferentes robots.
A21, A22, R01 Fotografías del producto
Función Abstract:
• Suministro de voltaje amplio, voltaje de trabajo3.3 ～ 24V ；
• El área ciega puede hasta 2,5 cm mínimo ；
• Se puede establecer el rango más lejano, se puede establecer un rango total de 5 niveles de 50 cm a 500 cm a través de instrucciones ；
• Hay una variedad de modos de salida disponibles, UART automático / controlado, controlado PWM, nivel TTL de volumen de interruptor (3.3V), RS485, IIC, etc. (El consumo de energía controlado y controlado de UART y PWM puede admitir el consumo de energía del sueño ultra bajo ≤5ua) ；
• La tasa de baudios predeterminada es de 115,200, admite la modificación ；
• Tiempo de respuesta a nivel de MS, el tiempo de salida de datos puede hasta 13 ms más rápido ；
• Se puede seleccionar ángulo único y doble, se admiten un total de cuatro niveles de ángulo para diferentes escenarios de aplicación ；
• Función de reducción de ruido incorporada que puede admitir la configuración del nivel de reducción de ruido de 5 grado ；
• Tecnología de procesamiento de ondas acústicas inteligentes, algoritmo inteligente incorporado a las ondas de sonido de interferencia de filtros, puede identificar las ondas de sonido de interferencia y realizar automáticamente el filtrado ；
• Diseño de estructura impermeable, IP67 de grado impermeable ；
• La adaptabilidad de la instalación sólida, el método de instalación es simple, estable y confiable ；
• Admite la actualización de firmware remoto ；
3 、Parámetros del producto
(1) Parámetros básicos
(2) Rango de detección
El sensor de evitación de obstáculos ultrasónicos tiene una versión de dos ángulos de la elección, cuando el producto se instala verticalmente, el ángulo de detección de dirección izquierda y derecha horizontal es grande, puede aumentar el rango de cobertura de la evitación de obstáculos, el pequeño ángulo de detección de dirección vertical, al mismo tiempo, evita el desencadenante incorrecto causado por la superficie de la carretera desigual durante la conducción.
Diagrama del rango de medición
4 、Esquema técnico del sensor de evitación de obstáculos ultrasónicos
(1) Diagrama de la estructura de hardware
(2) flujo de trabajo
A 、 El sensor está alimentado por los circuitos eléctricos.
B 、 El procesador comienza la autoinspección para garantizar que cada circuito funcione normalmente.
c 、 El procesador autoevaluación para identificar si hay una señal de interferencia de la misma frecuencia ultrasónica en el entorno, y luego filtrar y procesar las ondas de sonido alienígenas en el tiempo. Cuando no se pueda dar el valor de distancia correcto al usuario, proporcione los datos de signo anormales para evitar errores y luego salte al proceso k.
D 、 El procesador envía instrucciones al circuito de pulso de excitación de impulso para controlar la intensidad de excitación de acuerdo con el ángulo y el rango.
E 、 La sonda ultrasónica T transmite señales acústicas después de trabajar
F 、 La sonda ultrasónica R recibe señales acústicas después de trabajar
G 、 La señal acústica débil se amplifica por el circuito amplificador de señal y se devuelve al procesador.
H 、 La señal amplificada se devuelve al procesador después de la configuración, y el algoritmo inteligente incorporado filtra la tecnología de onda de sonido de interferencia, que puede proteger efectivamente el objetivo verdadero.
I 、 Circuito de detección de temperatura, detectar la retroalimentación de temperatura del entorno externo al procesador
J 、 El procesador identifica el tiempo de retorno del eco y compensa la temperatura combinada con el entorno ambiental externo, calcula el valor de distancia (S = V *t/2).
K 、 El procesador transmite la señal de datos calculada al cliente a través de la línea de conexión y regresa a a.
(3) Proceso de interferencia
El ultrasonido en el campo de la robótica enfrentará una variedad de fuentes de interferencia, como el ruido de la fuente de alimentación, la caída, el aumento, la interferencia transitoria, etc. de la radiación del circuito de control interno del robot y el motor. El ultrasonido funciona con el aire como medio. Cuando un robot está equipado con múltiples sensores ultrasónicos y múltiples robots funcionan adyacentes al mismo tiempo, habrá muchas señales ultrasónicas no nativas en el mismo espacio y tiempo, y la interferencia mutua entre robots será muy grave.
En vista de estos problemas de interferencia, el sensor incorporado en una tecnología de adaptación muy flexible puede admitir la configuración de nivel de reducción de ruido de 5 niveles, se puede establecer el mismo filtro de interferencia de frecuencia, se puede establecer el rango y el ángulo, utilizando el algoritmo de filtro de eco, tiene una fuerte capacidad anti-interferencia.
Después del laboratorio DYP a través del siguiente método de prueba: use 4 sensores de evitación de obstáculos ultrasónicos para cubrir la medición, simule el entorno de trabajo de la máquina múltiple, registre los datos, la tasa de precisión de los datos alcanzó más del 98%.
Diagrama de la prueba de tecnología anti-interferencia
(4) ángulo de haz ajustable
El ángulo del haz del sensor de configuración de software tiene 4 niveles: 40,45,55,65, para cumplir con los requisitos de la aplicación de diferentes escenarios.
5 、Esquema técnico del sensor de evitación de obstáculos ultrasónicos
En el campo de la aplicación de evitación de obstáculos del robot, el sensor es el ojo del robot, si el robot puede moverse de manera flexible y rápida depende en gran medida de la información de medición devuelta por el sensor. En el mismo tipo de sensores de evitación de obstáculos ultrasónicos, es un producto de evitación de obstáculos confiable con bajo costo y baja velocidad, los productos se instalan alrededor del robot, la comunicación con el centro de control del robot, comienza a diferentes sensores de rango para la detección de distancia de acuerdo con la dirección de movimiento del robot, logran la respuesta rápida y los requisitos de detección de la demanda. Mientras tanto, el sensor ultrasónico tiene un gran ángulo de campo FOV para ayudar a la máquina a obtener más espacio de medición para cubrir el área de detección requerida directamente en frente.
6 、Lo más destacado de la aplicación del sensor ultrasónico en el esquema de evitación de obstáculos de robots
• El radar de evitación de obstáculos ultrasónicos es similar a la cámara de profundidad, cuesta aproximadamente el 20% de la cámara de profundidad;
• Resolución de precisión a nivel de milímetro de alcance completo, mejor que la cámara de profundidad ；
• Los resultados de las pruebas no se ven afectados por el color del entorno externo y la intensidad de la luz, los obstáculos del material transparente se pueden detectar de manera estable, como vidrio, plástico transparente, etc.；.
• libre de polvo, lodo, niebla, ácido y interferencia de entorno alcalino, alta confiabilidad, ahorro de preocupación, baja tasa de mantenimiento;
• Se puede aplicar un tamaño pequeño para satisfacer el diseño externo e integrado del robot a una variedad de escenarios de robots de servicio, para satisfacer las diversas necesidades de los clientes, reducir los costos.
Tiempo de publicación: agosto-16-2022