1、Uvod
Ultrazvučni rasponje tehnika beskontaktnog otkrivanja koja koristi ultrazvučne talase emitovane iz izvora zvuka, a ultrazvučni talas se reflektuje nazad do izvora zvuka kada se otkrije prepreka, a udaljenost prepreke se izračunava na osnovu brzine širenja brzine zvuk u vazduhu. Zbog svoje dobre ultrazvučne usmjerenosti, na njega ne utječu svjetlost i boja mjernog objekta, pa se široko koristi u izbjegavanju prepreka robotima. Senzor može osjetiti statičke ili dinamičke prepreke na pješačkoj ruti robota i prijaviti informacije o udaljenosti i smjeru prepreka u realnom vremenu. Robot može ispravno izvršiti sljedeću radnju prema informacijama.
S brzim razvojem tehnologije primjene robota, na tržištu su se pojavili roboti u različitim poljima primjene, a postavljaju se i novi zahtjevi za senzore. Kako se prilagoditi primjeni robota u različitim poljima, problem je o kojem razmišlja i istražuje svaki inženjer senzora.
U ovom radu, kroz primjenu ultrazvučnog senzora u robotu, bolje razumjeti upotrebu senzora za izbjegavanje prepreka.
2、Uvod u senzor
A21, A22 i R01 su senzori dizajnirani na osnovu aplikacija automatske kontrole robota, sa nizom prednosti male slijepe površine, snažne prilagodljivosti mjerenja, kratkog vremena odziva, smetnji filtriranja filtera, visoke prilagodljivosti instalacije, otpornosti na prašinu i vodu, dugog vijeka trajanja i visoke pouzdanosti itd. Mogu prilagoditi senzore s različitim parametrima prema različitim robotima.
A21, A22, R01 slike proizvoda
Apstrakt funkcije:
•široko napajanje, radni napon 3.3～24V;
•slijepa zona može do minimalno 2,5 cm;
•Najdalje se može podesiti, ukupan raspon od 5 nivoa od 50cm do 500cm može se podesiti kroz uputstva;
• Dostupni su različiti izlazni modovi, UART automatski / kontrolirani, PWM kontrolirani, TTL nivo jačine prekidača (3.3V), RS485, IIC, itd. (UART kontrolirana i PWM kontrolirana potrošnja energije može podržati ultra-nisku potrošnju energije u stanju mirovanja≤5uA)；
• Zadana brzina prijenosa je 115.200, podržava modifikacije;
• Vrijeme odziva na nivou MS, vrijeme izlaza podataka može do 13 ms najbrže;
•Mogu se odabrati jedan i dvostruki ugao, ukupno četiri nivoa ugla su podržana za različite scenarije primene;
•Ugrađena funkcija smanjenja buke koja može podržati postavku nivoa smanjenja buke od 5 stupnjeva;
• Inteligentna tehnologija obrade akustičnih talasa, ugrađeni inteligentni algoritam za filtriranje zvučnih talasa interferencije, može identifikovati interferentne zvučne talase i automatski izvršiti filtriranje;
• Vodootporna konstrukcija, vodootporna klasa IP67;
• Snažna prilagodljivost instalacije, metoda instalacije je jednostavna, stabilna i pouzdana;
•Podrška udaljena nadogradnja firmvera；
3、Parametri proizvoda
(1)Osnovni parametri
(2) Raspon detekcije
Ultrazvučni senzor za izbjegavanje prepreka ima dvokutnu verziju izbora, kada je proizvod instaliran okomito, horizontalni kut detekcije lijevog i desnog smjera je veliki, može povećati raspon pokrivenosti izbjegavanja prepreka, mali kut detekcije okomitog smjera, istovremeno vrijeme, izbjegava pogrešan okidač uzrokovan neravnom površinom puta tokom vožnje.
Dijagram mjernog opsega
4、Tehnička shema ultrazvučnog senzora za izbjegavanje prepreka
(1) Dijagram strukture hardvera
(2)Tok rada
a、Senzor se napaja iz električnih kola.
b、Procesor započinje samoprovjeru kako bi osigurao da svako kolo radi normalno.
c、Procesor samoprovjerava da li postoji ultrazvučni signal smetnji iste frekvencije u okruženju, a zatim filtrira i obrađuje vanzemaljske zvučne valove na vrijeme. Kada se korisniku ne može dati ispravna vrijednost udaljenosti, dajte podatke o abnormalnom znaku da biste spriječili greške, a zatim pređite na proces k.
d、Procesor šalje instrukcije impulsnom krugu pojačane pobude za kontrolu intenziteta pobude prema kutu i rasponu.
e、Ultrazvučna sonda T prenosi akustične signale nakon rada
f、Ultrazvučna sonda R prima zvučne signale nakon rada
g、Slab akustični signal se pojačava krugom pojačala signala i vraća se u procesor.
h、Pojačani signal se vraća procesoru nakon oblikovanja, a ugrađeni inteligentni algoritam filtrira tehnologiju interferencijalnog zvučnog talasa, koji može efikasno da odabere pravu metu.
i、Krug za detekciju temperature, detektovanje povratne informacije o temperaturi spoljašnjeg okruženja procesoru
j、Procesor identifikuje vreme povratka eha i kompenzuje temperaturu u kombinaciji sa spoljašnjim ambijentalnim okruženjem, izračunava vrednost udaljenosti (S = V *t/2).
k、Procesor prenosi signal izračunatih podataka klijentu preko linije veze i vraća se na a.
(3) Proces interferencije
Ultrazvuk u oblasti robotike će se suočiti sa različitim izvorima smetnji, kao što su šum napajanja, pad, prenaponi, prolazni, itd. Radijacijske smetnje unutrašnjeg upravljačkog kola robota i motora. Ultrazvuk radi sa vazduhom kao medijumom. Kada je robot opremljen s više ultrazvučnih senzora i više robota istovremeno radi u susjedstvu, u istom prostoru i vremenu bit će mnogo ne-domaćih ultrazvučnih signala, a međusobne smetnje između robota će biti vrlo ozbiljne.
S obzirom na ove probleme smetnji, senzor ugrađen u vrlo fleksibilnu tehnologiju prilagođavanja, može podržati podešavanje nivoa redukcije buke na 5 nivoa, može se podesiti isti filter interferencije frekvencije, može se podesiti raspon i kut, koristeći algoritam eho filtera, jaka sposobnost protiv smetnji.
Nakon DYP laboratorije kroz sljedeću metodu ispitivanja: koristite 4 ultrazvučna senzora za izbjegavanje prepreka za zaštitu od mjerenja, simulirajte radno okruženje sa više mašina, snimite podatke, stopa tačnosti podataka dostigla je više od 98%.
Dijagram testa tehnologije zaštite od smetnji
(4) Ugao snopa je podesiv
Softverska konfiguracija ugla snopa senzora ima 4 nivoa: 40,45,55,65, kako bi se zadovoljili zahtjevi primjene različitih scenarija.
5、Tehnička shema ultrazvučnog senzora za izbjegavanje prepreka
U polju primjene robota za izbjegavanje prepreka, senzor je oko robota. Da li se robot može kretati fleksibilno i brzo zavisi u velikoj mjeri od informacija mjerenja koje vraća senzor. U istoj vrsti ultrazvučnih senzora za izbjegavanje prepreka, pouzdani su proizvodi za izbjegavanje prepreka s niskom cijenom i malom brzinom, proizvodi se instaliraju oko robota, komuniciraju s kontrolnim centrom robota, pokreću različite senzore raspona za detekciju udaljenosti prema smjeru kretanja robota, postići brzu reakciju i zahtjeve za detekciju na zahtjev. U međuvremenu, ultrazvučni senzor ima veliki ugao FOV polja kako bi pomogao mašini da dobije više prostora za merenje da pokrije potrebnu oblast detekcije direktno ispred sebe.
6、Osvrt na primjenu ultrazvučnog senzora u shemi izbjegavanja prepreka robotu
• Ultrazvučni radar za izbjegavanje prepreka FOV je sličan dubinskoj kameri, košta oko 20% dubinske kamere;
• Precizna rezolucija punog dometa milimetarskog nivoa, bolja od dubinske kamere;
• Na rezultate testa ne utiču boja spoljašnjeg okruženja i intenzitet svetlosti, prepreke prozirnog materijala se mogu stabilno detektovati, kao što su staklo, prozirna plastika, itd.;
• Bez prašine, mulja, magle, kiselog i alkalnog uticaja okoline, visoka pouzdanost, štedljivost, niska stopa održavanja;
• Mala veličina kako bi se zadovoljio vanjski i ugrađeni dizajn robota, može se primijeniti na različite scenarije servisnih robota, kako bi se zadovoljile različite potrebe kupaca, smanjili troškovi.
Vrijeme objave: 16.08.2022