1、Введение
Ультразвуковая дальнометрияэто метод бесконтактного обнаружения, в котором используются ультразвуковые волны, излучаемые источником звука, и ультразвуковая волна отражается обратно к источнику звука при обнаружении препятствия, а расстояние до препятствия рассчитывается на основе скорости распространения скорости звук в воздухе. Благодаря хорошей направленности ультразвука на него не влияет свет и цвет измеряемого объекта, поэтому он широко используется для предотвращения препятствий роботами. Датчик может обнаруживать статические или динамические препятствия на маршруте ходьбы робота и сообщать информацию о расстоянии и направлении препятствий в режиме реального времени. Робот может правильно выполнить следующее действие согласно информации.
В связи с быстрым развитием технологий применения роботов на рынке появились роботы в различных областях применения, и к датчикам выдвигаются новые требования. Как адаптироваться к применению роботов в различных областях — это проблема, над которой должен задуматься и изучить каждый инженер-сенсорщик.
В этой статье мы рассмотрим применение ультразвукового датчика в роботе, чтобы лучше понять использование датчика предотвращения препятствий.
2、Введение в датчик
A21, A22 и R01 — это датчики, разработанные на основе приложений автоматического управления роботами, с рядом преимуществ: небольшая слепая зона, высокая адаптируемость измерений, короткое время отклика, помехи при фильтровании фильтров, высокая адаптируемость при установке, пыленепроницаемость и водонепроницаемость, длительный срок службы и высокая надежность. ,и т. д. Они могут адаптировать датчики с разными параметрами для разных роботов.
Фотографии продуктов A21, A22, R01
Аннотация функции:
• Широкий диапазон напряжения, рабочее напряжение 3,3 ~ 24 В;
• слепая зона может составлять минимум 2,5 см;
• Можно установить самый дальний диапазон, с помощью инструкций можно установить общий 5-уровневый диапазон от 50 см до 500 см;
• Доступны различные режимы вывода: автоматический/управляемый UART, управляемый ШИМ, уровень TTL переключения громкости (3,3 В), RS485, IIC и т. д. (Потребляемая мощность, контролируемая UART и PWM, может поддерживать сверхнизкое энергопотребление во время сна, ≤5 мкА)；
• Скорость передачи данных по умолчанию составляет 115 200 бод, поддерживается модификация;
• Время отклика на уровне MS, время вывода данных может достигать 13 мс;
•Можно выбрать одинарный или двойной угол, всего поддерживается четыре уровня угла для различных сценариев применения;
• Встроенная функция шумоподавления, которая поддерживает 5-ступенчатую настройку уровня шумоподавления;
•Интеллектуальная технология обработки акустических волн, встроенный интеллектуальный алгоритм для фильтрации интерференционных звуковых волн, может идентифицировать интерференционные звуковые волны и автоматически выполнять фильтрацию;
• Водонепроницаемая конструкция, класс водонепроницаемости IP67;
• Высокая адаптируемость установки, метод установки прост, стабилен и надежен;
• Поддержка удаленного обновления прошивки;
3、Параметры продукта
(1)Основные параметры
(2)Диапазон обнаружения
Ультразвуковой датчик предотвращения препятствий имеет двухугольную версию на выбор. Когда продукт установлен вертикально, угол обнаружения горизонтального левого и правого направления велик, может увеличить дальность охвата обхода препятствий, в то же время небольшой угол обнаружения вертикального направления. время, это позволяет избежать неправильного срабатывания, вызванного неровной поверхностью дороги во время вождения.
Схема диапазона измерения
4、Техническая схема ультразвукового датчика обхода препятствий
(1) Схема аппаратной структуры
(2)Рабочий процесс
a、Датчик питается от электрических цепей.
б、Процессор начинает самопроверку, чтобы убедиться в нормальной работе каждой цепи.
c. Процессор самостоятельно проверяет наличие в окружающей среде ультразвукового интерференционного сигнала той же частоты, а затем вовремя фильтрует и обрабатывает посторонние звуковые волны. Если правильное значение расстояния не может быть передано пользователю, дайте данные аномального знака, чтобы предотвратить ошибки, а затем перейдите к процессу k.
d、Процессор отправляет инструкции в схему импульсного возбуждения для управления интенсивностью возбуждения в зависимости от угла и диапазона.
e、Ультразвуковой датчик T передает акустические сигналы после работы
f、Ультразвуковой датчик R получает акустические сигналы после работы
g、Слабый акустический сигнал усиливается схемой усилителя сигнала и возвращается в процессор.
h、Усиленный сигнал возвращается в процессор после формирования, а встроенный интеллектуальный алгоритм фильтрует технологию интерференционных звуковых волн, которая может эффективно отсеивать истинную цель.
i. Схема определения температуры, определяет обратную связь по температуре внешней среды с процессором.
j、Процессор определяет время возврата эха и компенсирует температуру в сочетании с внешней окружающей средой, вычисляет значение расстояния (S = V *t/2).
k、Процессор передает рассчитанный сигнал данных клиенту через линию соединения и возвращается в a.
(3)Процесс вмешательства
Ультразвук в области робототехники сталкивается с различными источниками помех, такими как шум источника питания, падение напряжения, скачок напряжения, переходные процессы и т. д. Радиационные помехи внутренней цепи управления робота и двигателя. Ультразвук работает с воздухом в качестве среды. Когда робот оснащен несколькими ультразвуковыми датчиками и несколько роботов работают рядом одновременно, в одном и том же пространстве и времени будет много неродных ультразвуковых сигналов, и взаимные помехи между роботами будут очень серьезными.
Ввиду этих проблем с помехами датчик, встроенный в очень гибкую технологию адаптации, может поддерживать 5-уровневую настройку уровня шумоподавления, можно установить тот же фильтр частотных помех, можно установить диапазон и угол, используя алгоритм эхо-фильтра, имеет сильная антиинтерференционная способность.
После того, как лаборатория DYP использовала следующий метод испытаний: используйте 4 ультразвуковых датчика предотвращения препятствий для защиты измерений, смоделируйте рабочую среду с несколькими машинами, запишите данные, уровень точности данных достиг более 98%.
Схема испытания технологии защиты от помех
(4) Регулируемый угол луча
Угол луча датчика конфигурации программного обеспечения имеет 4 уровня: 40,45,55,65, чтобы удовлетворить требования приложений в различных сценариях.
5、Техническая схема ультразвукового датчика обхода препятствий
В области применения роботов для предотвращения препятствий датчиком является глаз робота. Может ли робот двигаться гибко и быстро, во многом зависит от информации об измерениях, возвращаемой датчиком. В ультразвуковых датчиках предотвращения препятствий того же типа это надежные продукты для предотвращения препятствий с низкой стоимостью и низкой скоростью, продукты устанавливаются вокруг робота, связь с центром управления роботом, запуск различных датчиков дальности для определения расстояния в зависимости от направления движения. робота, добиться быстрого реагирования и требований к обнаружению по требованию. Между тем, ультразвуковой датчик имеет большой угол поля зрения, что помогает машине получить больше места для измерения и охватить необходимую зону обнаружения непосредственно перед ним.
6、Особенности применения ультразвукового датчика в схеме обхода препятствий роботом
• Ультразвуковой радар для предотвращения препятствий, поле зрения аналогично камере глубины, стоимость камеры глубины составляет около 20%;
• Полнодиапазонное разрешение с точностью до миллиметра, лучше, чем у камеры глубины;
• На результаты испытаний не влияют цвет внешней среды и интенсивность света, можно стабильно обнаруживать препятствия из прозрачных материалов, таких как стекло, прозрачный пластик и т. д.;
• Отсутствие пыли, шлама, тумана, кислотных и щелочных сред, высокая надежность, отсутствие беспокойства, низкие затраты на техническое обслуживание;
• Небольшой размер, соответствующий внешнему и встроенному дизайну робота, может применяться к различным сценариям обслуживания роботов, чтобы удовлетворить разнообразные потребности клиентов и снизить затраты.
Время публикации: 16 августа 2022 г.