1,Introducció
Gamma ultrasònicaés una tècnica de detecció sense contacte que utilitza ones ultrasòniques emeses per la font de so, i l'ona ultrasònica es reflecteix a la font de so quan es detecta l'obstacle, i la distància de l'obstacle es calcula en funció de la velocitat de propagació de la velocitat de so a l'aire. A causa de la seva bona directivitat ultrasònica, no es veu afectat per la llum i el color de l'objecte mesurat, de manera que s'utilitza àmpliament per evitar obstacles del robot. El sensor pot detectar els obstacles estàtics o dinàmics a la ruta a peu del robot i informar de la distància i la informació de direcció dels obstacles en temps real. El robot pot realitzar correctament la següent acció segons la informació.
Amb el ràpid desenvolupament de la tecnologia d'aplicació de robots, han aparegut al mercat robots en diferents camps d'aplicació i es plantegen nous requisits per als sensors. Com adaptar-se a l'aplicació de robots en diferents camps és un problema per a cada enginyer de sensors per pensar i explorar.
En aquest article, mitjançant l'aplicació del sensor ultrasònic al robot, per entendre millor l'ús del sensor d'evitació d'obstacles.
2,Introducció al sensor
A21, A22 i R01 són sensors dissenyats basats en aplicacions de control automàtic de robots, amb una sèrie d'avantatges d'àrea cega reduïda, gran adaptabilitat de mesura, temps de resposta curt, interferència de filtratge de filtres, alta adaptabilitat d'instal·lació, resistent a la pols i a l'aigua, llarga vida i alta fiabilitat. , etc. Poden adaptar sensors amb diferents paràmetres segons diferents robots.
Imatges del producte A21, A22, R01
Resum de la funció:
• subministrament de tensió àmplia, tensió de treball 3,3 ~ 24 V;
• L'àrea cega pot arribar a un mínim de 2,5 cm;
• Es pot configurar el rang més llunyà, es pot establir un rang total de 5 nivells de 50 cm a 500 cm mitjançant instruccions;
• Hi ha una varietat de modes de sortida disponibles, UART automàtic / controlat, PWM controlat, canvi de nivell de volum TTL (3,3 V), RS485, IIC, etc. (El consum d'energia controlat per UART i controlat per PWM pot suportar un consum d'energia de son ultra baix ≤ 5uA)；
• La velocitat de transmissió predeterminada és 115.200, admet modificacions;
• Temps de resposta a nivell de MS, el temps de sortida de dades pot arribar a 13 ms ràpid;
• Es pot seleccionar un angle únic i doble, s'admeten un total de quatre nivells d'angle per a diferents escenaris d'aplicació;
• Funció de reducció de soroll integrada que pot suportar la configuració del nivell de reducció de soroll de 5 graus;
• Tecnologia intel·ligent de processament d'ones acústiques, algorisme intel·ligent integrat per filtrar les ones sonores d'interferència, pot identificar les ones sonores d'interferència i realitzar el filtratge automàticament;
• Disseny d'estructura impermeable, grau impermeable IP67;
• Forta adaptabilitat d'instal·lació, el mètode d'instal·lació és senzill, estable i fiable;
• Admet l'actualització remota del firmware；
3,Paràmetres del producte
(1) Paràmetres bàsics
(2) Interval de detecció
El sensor d'evitació d'obstacles per ultrasons té una versió de dos angles a escollir, quan el producte s'instal·la verticalment, l'angle de detecció de direcció horitzontal esquerra i dreta és gran, pot augmentar el rang de cobertura d'evitació d'obstacles, angle de detecció de direcció vertical petit, alhora temps, evita el disparador incorrecte causat per una superfície irregular de la carretera durant la conducció.
Diagrama del rang de mesura
4,Esquema tècnic del sensor ultrasònic per evitar obstacles
(1) Diagrama de l'estructura del maquinari
(2) Flux de treball
a、El sensor està alimentat pels circuits elèctrics.
b、El processador comença l'autoinspecció per assegurar-se que cada circuit funciona amb normalitat.
c、El processador s'autocontrola per identificar si hi ha un senyal d'interferència ultrasònic de la mateixa freqüència a l'entorn i, a continuació, filtra i processa les ones sonores alienígenes a temps. Quan no es pot donar el valor de distància correcte a l'usuari, proporcioneu les dades del signe anormal per evitar errors i, a continuació, aneu al procés k.
d、El processador envia instruccions al circuit de pols d'excitació de reforç per controlar la intensitat d'excitació segons l'angle i el rang.
e、La sonda ultrasònica T transmet senyals acústics després de treballar
f、La sonda ultrasònica R rep senyals acústics després de treballar
g、El senyal acústic feble s'amplifica pel circuit amplificador de senyal i es retorna al processador.
h、El senyal amplificat es retorna al processador després de la conformació, i l'algoritme intel·ligent integrat filtra la tecnologia d'ones sonores d'interferència, que pot eliminar eficaçment el veritable objectiu.
i, Circuit de detecció de temperatura, detecta la retroalimentació de la temperatura de l'entorn extern al processador
j、El processador identifica el temps de retorn de l'eco i compensa la temperatura combinada amb l'ambient extern, calcula el valor de la distància (S = V *t/2).
k、El processador transmet el senyal de dades calculades al client a través de la línia de connexió i torna a a.
(3) Procés d'interferència
Els ultrasons en el camp de la robòtica s'enfrontaran a una varietat de fonts d'interferència, com ara soroll de la font d'alimentació, caiguda, sobretensió, transitòria, etc. Interferència de radiació del circuit de control intern del robot i del motor. L'ecografia funciona amb l'aire com a mitjà. Quan un robot està equipat amb diversos sensors ultrasònics i diversos robots treballen adjacents al mateix temps, hi haurà molts senyals ultrasònics no natius en el mateix espai i temps, i la interferència mútua entre robots serà molt greu.
Tenint en compte aquests problemes d'interferència, el sensor incorpora una tecnologia d'adaptació molt flexible, pot suportar la configuració del nivell de reducció de soroll de 5 nivells, es pot configurar el mateix filtre d'interferència de freqüència, es pot configurar el rang i l'angle, utilitzant l'algorisme del filtre d'eco, té una forta capacitat anti-interferència.
Després del laboratori DYP mitjançant el següent mètode de prova: utilitzeu 4 sensors d'evitació d'obstacles ultrasònics per cobrir la mesura, simular l'entorn de treball multimàquina, registrar les dades, la taxa de precisió de les dades va assolir més del 98%.
Esquema de la prova de tecnologia anti-interferència
(4) Angle del feix ajustable
L'angle del feix del sensor de configuració del programari té 4 nivells: 40,45,55,65, per satisfer els requisits d'aplicació de diferents escenaris.
5,Esquema tècnic del sensor ultrasònic per evitar obstacles
En el camp de l'aplicació d'evitació d'obstacles del robot, el sensor és l'ull del robot, si el robot es pot moure de manera flexible i ràpida depèn en gran mesura de la informació de mesura que retorna el sensor. En el mateix tipus de sensors d'evitació d'obstacles ultrasònics, és un producte fiable per evitar obstacles amb baix cost i baixa velocitat, els productes s'instal·len al voltant del robot, la comunicació amb el centre de control del robot, inicien diferents sensors d'abast per a la detecció de distància segons la direcció del moviment. del robot, aconseguir una resposta ràpida i requisits de detecció sota demanda. Mentrestant, el sensor d'ultrasons té un gran angle de camp FOV per ajudar la màquina a obtenir més espai de mesura per cobrir l'àrea de detecció necessària directament al davant.
6,Aspectes destacats de l'aplicació del sensor ultrasònic en l'esquema d'evitació d'obstacles del robot
• El FOV del radar ultrasònic per evitar obstacles és similar a la càmera de profunditat, costa al voltant del 20% de la càmera de profunditat;
• Resolució de precisió de nivell mil·límetre de gamma completa, millor que la càmera de profunditat；
• Els resultats de la prova no es veuen afectats pel color de l'entorn extern i la intensitat de la llum, els obstacles de material transparent es poden detectar de manera estable, com ara vidre, plàstic transparent, etc.；
• Lliure de pols, fangs, boira, àcids i interferències ambientals alcalines, alta fiabilitat, estalvi de preocupacions, baixa taxa de manteniment;
• Mida petita per satisfer el disseny extern i incrustat del robot, es pot aplicar a una varietat d'escenaris de robots de servei, per satisfer les diverses necessitats dels clients, reduir costos.
Hora de publicació: 16-agost-2022