1、Perkenalan
Rentang ultrasonikadalah teknik deteksi non kontak yang menggunakan gelombang ultrasonik yang dipancarkan dari sumber suara, dan gelombang ultrasonik tersebut dipantulkan kembali ke sumber suara ketika terdeteksi adanya hambatan, dan jarak hambatan dihitung berdasarkan kecepatan rambat kecepatan. terdengar di udara. Karena directivity ultrasoniknya yang baik, tidak terpengaruh oleh cahaya dan warna objek yang diukur, sehingga banyak digunakan dalam robot penghindar rintangan. Sensor dapat merasakan hambatan statis atau dinamis pada rute berjalan robot, dan melaporkan informasi jarak dan arah hambatan tersebut secara real time. Robot dapat melakukan tindakan selanjutnya dengan benar sesuai informasi.
Dengan pesatnya perkembangan teknologi aplikasi robot, robot di berbagai bidang aplikasi telah muncul di pasar, dan persyaratan baru diajukan untuk sensor. Bagaimana beradaptasi dengan penerapan robot di berbagai bidang merupakan masalah yang harus dipikirkan dan dijelajahi oleh setiap insinyur sensor.
Dalam tulisan ini, melalui penerapan sensor ultrasonik pada robot, untuk lebih memahami penggunaan sensor penghindar rintangan.
2、Pengenalan Sensor
A21, A22 dan R01 adalah sensor yang dirancang berdasarkan aplikasi kontrol robot otomatis, dengan serangkaian keunggulan area buta kecil, kemampuan beradaptasi pengukuran yang kuat, waktu respons singkat, gangguan penyaringan filter, kemampuan beradaptasi pemasangan yang tinggi, tahan debu dan tahan air, umur panjang dan keandalan yang tinggi ,dll. Mereka dapat mengadaptasi sensor dengan parameter berbeda sesuai dengan robot yang berbeda.
Gambar produk A21, A22, R01
Abstrak fungsi：
•pasokan tegangan lebar, tegangan kerja3,3～24V；
•area buta bisa mencapai minimal 2,5cm；
•Rentang terjauh dapat diatur, total rentang 5 tingkat 50cm hingga 500cm dapat diatur melalui instruksi；
•Berbagai mode keluaran tersedia, UART otomatis / terkontrol, dikontrol PWM, tingkat TTL volume sakelar (3.3V), RS485, IIC, dll. (Konsumsi daya yang dikontrol UART dan dikontrol PWM dapat mendukung konsumsi daya tidur ultra-rendah≤5uA)；
• Tingkat baud default adalah 115.200, Mendukung modifikasi ；
• Waktu respons tingkat Ms, waktu keluaran data bisa tercepat hingga 13 ms；
•Sudut tunggal dan ganda dapat dipilih, total empat tingkat sudut didukung untuk skenario aplikasi berbeda；
•Fungsi pengurangan kebisingan bawaan yang dapat mendukung pengaturan tingkat pengurangan kebisingan 5 tingkat；
•Teknologi pemrosesan gelombang akustik yang cerdas, algoritme cerdas bawaan untuk menyaring gelombang suara interferensi, dapat mengidentifikasi gelombang suara interferensi dan secara otomatis melakukan pemfilteran；
•Desain struktur tahan air, kelas tahan air IP67；
•Kemampuan beradaptasi pemasangan yang kuat, metode pemasangan sederhana, stabil, dan andal；
•Mendukung peningkatan firmware jarak jauh；
3、Parameter produk
(1) Parameter dasar
(2) Rentang deteksi
Sensor penghindar rintangan ultrasonik memiliki versi pilihan dua sudut, Ketika produk dipasang secara vertikal, sudut deteksi arah kiri dan kanan horizontal besar, dapat meningkatkan jangkauan penghindaran rintangan, sudut deteksi arah vertikal kecil, pada saat yang sama kali, ini menghindari pemicu yang salah yang disebabkan oleh permukaan jalan yang tidak rata saat berkendara.
Diagram rentang pengukuran
4、Skema teknis sensor penghindar rintangan ultrasonik
(1)Diagram struktur perangkat keras
(2) Alur Kerja
a、Sensor ini ditenagai oleh rangkaian listrik.
b、Prosesor memulai inspeksi mandiri untuk memastikan bahwa setiap sirkuit berfungsi normal.
c、Prosesor memeriksa sendiri untuk mengidentifikasi apakah ada sinyal interferensi frekuensi sama ultrasonik di lingkungan, lalu menyaring dan memproses gelombang suara asing tepat waktu. Ketika nilai jarak yang benar tidak dapat diberikan kepada pengguna, berikan data tanda abnormal untuk mencegah kesalahan, lalu lompat ke proses k.
d、Prosesor mengirimkan instruksi ke rangkaian pulsa penambah eksitasi untuk mengontrol intensitas eksitasi sesuai dengan sudut dan jangkauan.
e、Probe ultrasonik T mentransmisikan sinyal akustik setelah bekerja
f、Probe ultrasonik R menerima sinyal akustik setelah bekerja
g、Sinyal akustik yang lemah diperkuat oleh rangkaian penguat sinyal dan dikembalikan ke prosesor.
h、Sinyal yang diperkuat dikembalikan ke prosesor setelah dibentuk, dan algoritme cerdas bawaan menyaring teknologi gelombang suara interferensi, yang secara efektif dapat menyaring target sebenarnya.
i、Sirkuit deteksi suhu, mendeteksi umpan balik suhu lingkungan eksternal ke prosesor
j、Prosesor mengidentifikasi waktu kembalinya gema dan mengkompensasi suhu yang dikombinasikan dengan lingkungan sekitar eksternal, menghitung nilai jarak (S = V *t/2).
k、Prosesor mengirimkan sinyal data yang dihitung ke klien melalui jalur koneksi dan kembali ke a.
(3) Proses interferensi
Ultrasonografi di bidang robotika, akan menghadapi berbagai sumber interferensi, seperti kebisingan catu daya, jatuh, lonjakan arus, transien, dll. Gangguan radiasi pada rangkaian kontrol internal robot dan motor. USG bekerja dengan udara sebagai medianya. Ketika sebuah robot dilengkapi dengan beberapa sensor ultrasonik dan beberapa robot bekerja berdekatan pada waktu yang sama, akan ada banyak sinyal ultrasonik non-asli dalam ruang dan waktu yang sama, dan interferensi timbal balik antar robot akan menjadi sangat serius.
Mengingat masalah interferensi ini, sensor yang dilengkapi dengan teknologi adaptasi yang sangat fleksibel, dapat mendukung pengaturan tingkat pengurangan kebisingan 5 tingkat, filter interferensi frekuensi yang sama dapat diatur, jangkauan dan sudut dapat diatur, menggunakan algoritma filter gema, memiliki kemampuan anti-interferensi yang kuat.
Setelah laboratorium DYP melalui metode pengujian berikut: menggunakan 4 sensor penghindar rintangan ultrasonik untuk melakukan lindung nilai pengukuran, mensimulasikan lingkungan kerja multi-mesin, mencatat data, tingkat akurasi data mencapai lebih dari 98%.
Diagram uji teknologi anti interferensi
(4) Sudut pancaran dapat disesuaikan
Sudut pancaran sensor konfigurasi perangkat lunak memiliki 4 level: 40,45,55,65, untuk memenuhi persyaratan aplikasi skenario yang berbeda.
5、Skema teknis sensor penghindar rintangan ultrasonik
Dalam bidang aplikasi penghindaran rintangan robot, sensornya adalah mata robot. Apakah robot dapat bergerak secara fleksibel dan cepat sangat bergantung pada informasi pengukuran yang dikembalikan oleh sensor. Dalam jenis sensor penghindaran rintangan ultrasonik yang sama, ini adalah produk penghindaran rintangan yang andal dengan biaya rendah dan kecepatan rendah, produk dipasang di sekitar robot, komunikasi dengan pusat kendali robot, memulai sensor jarak yang berbeda untuk deteksi jarak sesuai dengan arah gerakan robot, mencapai respons cepat dan persyaratan deteksi sesuai permintaan. Sementara itu, sensor ultrasonik memiliki sudut bidang FOV yang besar untuk membantu mesin memperoleh lebih banyak ruang pengukuran untuk mencakup area deteksi yang diperlukan tepat di depannya.
6、Sorotan penerapan sensor ultrasonik dalam skema penghindaran rintangan robot
• FOV radar penghindar rintangan ultrasonik mirip dengan kamera kedalaman, harganya sekitar 20% dari kamera kedalaman;
• Resolusi presisi tingkat milimeter jangkauan penuh, lebih baik daripada kamera kedalaman；
• Hasil pengujian tidak terpengaruh oleh warna lingkungan luar dan intensitas cahaya, penghalang material transparan dapat dideteksi secara stabil, seperti kaca, plastik transparan, dll.；
• Bebas dari gangguan lingkungan debu, lumpur, kabut, asam dan alkali, keandalan tinggi, bebas kekhawatiran, tingkat perawatan rendah;
• Ukuran kecil untuk memenuhi desain eksternal dan tertanam robot, dapat diterapkan pada berbagai skenario robot layanan, untuk memenuhi beragam kebutuhan pelanggan, mengurangi biaya.
Waktu posting: 16 Agustus-2022