เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกในหุ่นยนต์ช่วยหุ่นยนต์อัจฉริยะเพื่อหลีกเลี่ยงอุปสรรค“ เล็กเร็วและมั่นคง”

1、การแนะนำ

อัลตราโซนิกเป็นเทคนิคการตรวจจับแบบไม่สัมผัสที่ใช้คลื่นอัลตราโซนิกที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดเสียงและคลื่นอัลตราโซนิกสะท้อนกลับไปยังแหล่งกำเนิดเสียงเมื่อตรวจพบสิ่งกีดขวางและระยะทางของสิ่งกีดขวางนั้นคำนวณตามความเร็วในการแพร่กระจายของความเร็วของเสียงในอากาศ เนื่องจากการใช้งานอัลตราโซนิกที่ดีจึงไม่ได้รับผลกระทบจากแสงและสีของวัตถุที่วัดได้ดังนั้นจึงถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในการหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางหุ่นยนต์ เซ็นเซอร์สามารถรับรู้อุปสรรคคงที่หรือแบบไดนามิกบนเส้นทางเดินของหุ่นยนต์และรายงานข้อมูลระยะทางและทิศทางของอุปสรรคในเวลาจริง หุ่นยนต์สามารถดำเนินการต่อไปได้อย่างถูกต้องตามข้อมูล

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีแอปพลิเคชันหุ่นยนต์หุ่นยนต์ในสาขาแอปพลิเคชันที่แตกต่างกันได้ปรากฏในตลาดและข้อกำหนดใหม่จะถูกนำไปใช้สำหรับเซ็นเซอร์ วิธีการปรับให้เข้ากับการประยุกต์ใช้หุ่นยนต์ในสาขาต่าง ๆ เป็นปัญหาสำหรับวิศวกรเซ็นเซอร์ทุกคนที่จะคิดและสำรวจ

ในบทความนี้ผ่านการประยุกต์ใช้เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกในหุ่นยนต์เพื่อทำความเข้าใจการใช้เซ็นเซอร์การหลีกเลี่ยงอุปสรรค

2、บทนำเซ็นเซอร์

A21, A22 และ R01 เป็นเซ็นเซอร์ที่ออกแบบมาจากแอพพลิเคชั่นควบคุมหุ่นยนต์อัตโนมัติพร้อมชุดของข้อดีของพื้นที่ตาบอดขนาดเล็กการปรับตัวการวัดที่แข็งแกร่งเวลาตอบสนองสั้น ๆ การรบกวนการกรองกรองการปรับตัวติดตั้งสูงกันฝุ่นและกันน้ำ พวกเขาสามารถปรับเซ็นเซอร์ด้วยพารามิเตอร์ที่แตกต่างกันตามหุ่นยนต์ที่แตกต่างกัน

A21, A22, R01 รูปภาพผลิตภัณฑ์

ฟังก์ชั่นบทคัดย่อ：

•ปริมาณแรงดันไฟฟ้าที่กว้าง， แรงดันไฟฟ้าทำงาน 3.3 ～ 24V；

•พื้นที่ตาบอดสามารถต่ำสุด 2.5 ซม.；

•ช่วงที่ไกลที่สุดสามารถตั้งค่าช่วง 5 ระดับทั้งหมด 50 ซม. ถึง 500 ซม. สามารถตั้งค่าผ่านคำแนะนำ；

•มีโหมดเอาต์พุตที่หลากหลาย UART Auto / ควบคุม, ควบคุม PWM, ระดับเสียงสวิตช์ TTL (3.3V), RS485, IIC, ฯลฯ (การควบคุมพลังงานของ UART และการควบคุมพลังงาน PWM สามารถรองรับการใช้พลังงานการนอนหลับต่ำเป็นพิเศษ≤5UA)；

•อัตราการรับส่งข้อมูลเริ่มต้นคือ 115,200 รองรับการดัดแปลง；

•เวลาตอบสนองระดับ MS เวลาเอาต์พุตข้อมูลสามารถเร็วที่สุดได้เร็วที่สุด；

•สามารถเลือกมุมเดี่ยวและสองมุมได้จะมีการรองรับระดับมุมทั้งหมดสี่ระดับสำหรับสถานการณ์แอปพลิเคชันที่แตกต่างกัน；

•ฟังก์ชั่นการลดเสียงรบกวนในตัวซึ่งสามารถรองรับการตั้งค่าระดับการลดเสียงรบกวน 5 เกรด；

•เทคโนโลยีการประมวลผลคลื่นอะคูสติกอัจฉริยะอัลกอริทึมอัจฉริยะในตัวเพื่อกรองคลื่นเสียงรบกวนสามารถระบุคลื่นเสียงรบกวนและทำการกรองโดยอัตโนมัติ； โดยอัตโนมัติ

•การออกแบบโครงสร้างกันน้ำ, กันน้ำเกรด IP67；

•ความสามารถในการติดตั้งที่แข็งแกร่งวิธีการติดตั้งนั้นง่ายเสถียรและเชื่อถือได้；

•สนับสนุนการอัพเกรดเฟิร์มแวร์ระยะไกล；

3、พารามิเตอร์ผลิตภัณฑ์

(1) พารามิเตอร์พื้นฐาน

(2) ช่วงการตรวจจับ

เซ็นเซอร์การหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางอัลตราโซนิกมีตัวเลือกแบบสองมุมเมื่อติดตั้งผลิตภัณฑ์ในแนวตั้งมุมการตรวจจับทิศทางซ้ายและขวาในแนวนอนมีขนาดใหญ่สามารถเพิ่มช่วงการครอบคลุมของการหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวาง, มุมการตรวจจับทิศทางแนวตั้งขนาดเล็กในเวลาเดียวกัน

ไดอะแกรมของช่วงการวัด

4、โครงการเทคนิคการหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางด้วยอัลตราโซนิก

(1) ไดอะแกรมของโครงสร้างฮาร์ดแวร์

(2) เวิร์กโฟลว์

A、 เซ็นเซอร์ถูกขับเคลื่อนโดยวงจรไฟฟ้า

B โปรเซสเซอร์เริ่มตรวจสอบตนเองเพื่อให้แน่ใจว่าแต่ละวงจรทำงานได้ตามปกติ

C、 โปรเซสเซอร์ตรวจสอบตัวเองเพื่อระบุว่ามีสัญญาณรบกวนความถี่อัลตราโซนิกในสภาพแวดล้อมหรือไม่จากนั้นกรองและประมวลผลคลื่นเสียงมนุษย์ต่างดาวในเวลา เมื่อไม่สามารถกำหนดค่าระยะทางที่ถูกต้องให้กับผู้ใช้ให้ให้ข้อมูลสัญญาณผิดปกติเพื่อป้องกันข้อผิดพลาดจากนั้นข้ามไปยังกระบวนการ K

D、 โปรเซสเซอร์ส่งคำแนะนำไปยังวงจรชีพจรกระตุ้นการกระตุ้นเพื่อควบคุมความเข้มของการกระตุ้นตามมุมและช่วง

E、 โพรบอัลตราโซนิกส่งสัญญาณอะคูสติกหลังจากทำงาน

f、 โพรบอัลตราโซนิกได้รับสัญญาณอะคูสติกหลังจากทำงาน

G、 สัญญาณอะคูสติกที่อ่อนแอจะถูกขยายโดยวงจรแอมพลิฟายเออร์สัญญาณและส่งกลับไปยังโปรเซสเซอร์

H、 สัญญาณขยายจะถูกส่งกลับไปยังโปรเซสเซอร์หลังจากการสร้างและอัลกอริทึมอัจฉริยะในตัวจะกรองเทคโนโลยีคลื่นเสียงรบกวนซึ่งสามารถคัดกรองเป้าหมายที่แท้จริงได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ฉัน、 วงจรตรวจจับอุณหภูมิตรวจจับการตอบกลับอุณหภูมิของสภาพแวดล้อมภายนอกไปยังโปรเซสเซอร์

J、 โปรเซสเซอร์ระบุเวลาการส่งคืนของเสียงสะท้อนและชดเชยอุณหภูมิที่รวมกับสภาพแวดล้อมภายนอกโดยคำนวณค่าระยะทาง (S = V *T/2)

K、 โปรเซสเซอร์ส่งสัญญาณข้อมูลที่คำนวณได้ไปยังไคลเอนต์ผ่านสายการเชื่อมต่อและกลับไปที่

(3) กระบวนการรบกวน

อัลตร้าซาวด์ในสาขาหุ่นยนต์จะต้องเผชิญกับแหล่งสัญญาณรบกวนที่หลากหลายเช่นเสียงรบกวนจากแหล่งจ่ายไฟ, การลดลง, ไฟกระชาก, ชั่วคราว, ฯลฯ รบกวนการแผ่รังสีของวงจรควบคุมภายในหุ่นยนต์และมอเตอร์ อัลตร้าซาวด์ทำงานกับอากาศเป็นสื่อ เมื่อหุ่นยนต์ติดตั้งเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกหลายตัวและหุ่นยนต์หลายตัวทำงานที่อยู่ติดกันในเวลาเดียวกันจะมีสัญญาณอัลตราโซนิกที่ไม่ใช่เจ้าของภาษาจำนวนมากในพื้นที่และเวลาเดียวกันและการรบกวนซึ่งกันและกันระหว่างหุ่นยนต์จะร้ายแรงมาก

ในมุมมองของปัญหาการรบกวนเหล่านี้เซ็นเซอร์ที่อยู่ในเทคโนโลยีการปรับตัวที่ยืดหยุ่นมากสามารถรองรับการตั้งค่าระดับการลดเสียงรบกวนระดับ 5 ระดับตัวกรองสัญญาณรบกวนความถี่เดียวกันสามารถตั้งค่าช่วงและมุมสามารถตั้งค่าได้โดยใช้อัลกอริทึมตัวกรอง Echo

หลังจากห้องปฏิบัติการ DYP ผ่านวิธีการทดสอบต่อไปนี้: ใช้เซ็นเซอร์การหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางอัลตราโซนิก 4 ตัวเพื่อป้องกันความเสี่ยงในการวัดสภาพแวดล้อมการทำงานหลายเครื่องบันทึกข้อมูลอัตราความแม่นยำของข้อมูลสูงกว่า 98%

แผนภาพการทดสอบเทคโนโลยีต่อต้านการแทรกแซง

(4) การปรับมุมลำแสง

มุมลำแสงเซ็นเซอร์การกำหนดค่าซอฟต์แวร์มี 4 ระดับ: 40,45,55,65 เพื่อตอบสนองความต้องการแอปพลิเคชันของสถานการณ์ที่แตกต่างกัน

5、โครงการเทคนิคการหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางด้วยอัลตราโซนิก

ในสาขาการใช้งานการหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางหุ่นยนต์เซ็นเซอร์เป็นตาของหุ่นยนต์ไม่ว่าหุ่นยนต์จะสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างยืดหยุ่นและขึ้นอยู่กับข้อมูลการวัดที่ส่งคืนโดยเซ็นเซอร์หรือไม่ ในเซ็นเซอร์การหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางอัลตราโซนิกชนิดเดียวกันมันเป็นผลิตภัณฑ์หลีกเลี่ยงอุปสรรคที่เชื่อถือได้ด้วยต้นทุนต่ำและความเร็วต่ำผลิตภัณฑ์จะถูกติดตั้งรอบหุ่นยนต์การสื่อสารกับศูนย์ควบคุมหุ่นยนต์เริ่มเซ็นเซอร์ที่แตกต่างกันสำหรับการตรวจจับระยะทางตามทิศทางการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์ ในขณะเดียวกันเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกมีมุมสนาม FOV ขนาดใหญ่เพื่อช่วยให้เครื่องได้รับพื้นที่การวัดมากขึ้นเพื่อครอบคลุมพื้นที่ตรวจจับที่ต้องการโดยตรงด้านหน้าของมัน

6、ไฮไลท์ของการประยุกต์ใช้เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกในโครงการหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางหุ่นยนต์

•เรดาร์หลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางอัลตราโซนิก FOV คล้ายกับกล้องความลึกราคาประมาณ 20% ของกล้องความลึก

•ความละเอียดความแม่นยำระดับมิลลิเมตรระดับเต็มดีกว่ากล้องความลึก；

•ผลการทดสอบจะไม่ได้รับผลกระทบจากสีสภาพแวดล้อมภายนอกและความเข้มแสงสามารถตรวจพบสิ่งกีดขวางวัสดุที่โปร่งใสได้เช่นแก้วพลาสติกโปร่งใส ฯลฯ

•ปราศจากฝุ่นละอองหมอกหมอกกรดและการรบกวนสภาพแวดล้อมที่เป็นด่างความน่าเชื่อถือสูงการประหยัดความกังวลอัตราการบำรุงรักษาต่ำ

•ขนาดเล็กเพื่อตอบสนองการออกแบบภายนอกและการออกแบบของหุ่นยนต์สามารถนำไปใช้กับสถานการณ์ที่หลากหลายของหุ่นยนต์บริการเพื่อตอบสนองความต้องการที่หลากหลายของลูกค้าลดค่าใช้จ่าย