1 、Perkenalan
Ranging ultrasonikadalah teknik deteksi non-kontak yang menggunakan gelombang ultrasonik yang dipancarkan dari sumber suara, dan gelombang ultrasonik mencerminkan kembali ke sumber suara ketika rintangan terdeteksi, dan jarak rintangan dihitung berdasarkan kecepatan propagasi kecepatan suara di udara. Karena directivity ultrasonik yang baik, itu tidak terpengaruh oleh cahaya dan warna objek yang diukur, sehingga banyak digunakan dalam penghindaran hambatan robot. Sensor dapat merasakan hambatan statis atau dinamis pada rute berjalan robot, dan melaporkan informasi jarak dan arah dari hambatan secara real time. Robot dapat melakukan tindakan berikutnya dengan benar sesuai dengan informasi.
Dengan perkembangan cepat teknologi aplikasi robot, robot di bidang aplikasi yang berbeda telah muncul di pasar, dan persyaratan baru diajukan untuk sensor. Cara beradaptasi dengan penerapan robot di berbagai bidang adalah masalah bagi setiap insinyur sensor untuk dipikirkan dan dijelajahi.
Dalam makalah ini, melalui penerapan sensor ultrasonik dalam robot, untuk lebih memahami penggunaan sensor penghindaran hambatan.
2 、Pendahuluan 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 yang singkat, gangguan penyaringan filter, kemampuan beradaptasi instalasi tinggi, tahan debu dan tahan air, umur panjang dan keandalan tinggi, dll. Mereka dapat mengadaptasi sensor dengan parameter yang berbeda menurut robot yang berbeda.
Gambar produk A21, A22, R01
Fungsi Abstrak ：
• Pasokan tegangan lebar, tegangan kerja3.3 ～ 24V ；
• Area buta dapat minimum 2,5cm ；
• Kisaran terjauh dapat ditetapkan, total 5-level kisaran 50cm hingga 500cm dapat ditetapkan melalui instruksi ；
• Berbagai mode output tersedia, UART Auto / Controlled, PWM Controlled, Switch Volume TTL Level (3.3V), RS485, IIC, dll. (Konsumsi daya terkontrol dan PWM yang dikendalikan oleh UART dapat mendukung konsumsi daya tidur ultra-rendah≤5UA) ；
• Baud rate default adalah 115.200, mendukung modifikasi ；
• Waktu respons level MS, waktu output data dapat hingga 13ms tercepat ；
• Sudut tunggal dan ganda dapat dipilih, total empat level sudut didukung untuk skenario aplikasi yang berbeda ；
• Fungsi reduksi noise bawaan yang dapat mendukung pengaturan level pengurangan noise 5-grade ；
• Teknologi pemrosesan gelombang akustik yang cerdas, algoritma cerdas bawaan untuk menyaring gelombang suara interferensi, dapat mengidentifikasi gelombang suara interferensi dan secara otomatis melakukan penyaringan ；
• Desain Struktur Tahan Air, Kelas Tahan Air IP67 ；
• Metode adaptasi instalasi yang kuat, metode instalasi sederhana, stabil dan andal ；
• Mendukung peningkatan firmware jarak jauh ；
3 、Parameter produk
(1) Parameter dasar
(2) Rentang deteksi
Sensor penghindaran hambatan ultrasonik memiliki versi dua sudut pilihan, ketika produk dipasang secara vertikal, sudut deteksi arah kiri dan kanan horizontal besar, dapat meningkatkan jangkauan cakupan penghindaran rintangan, sudut deteksi arah vertikal yang kecil, pada saat yang sama, menghindari pemicu yang salah yang disebabkan oleh permukaan jalan yang tidak rata selama mengemudi.
Diagram kisaran pengukuran
4 、Skema teknis sensor penghindaran hambatan ultrasonik
(1) Diagram struktur perangkat keras
(2) Alur kerja
A 、 Sensor ditenagai oleh sirkuit listrik.
B 、 Prosesor memulai inspeksi diri untuk memastikan bahwa setiap sirkuit bekerja secara normal.
C 、 Periksa diri prosesor untuk mengidentifikasi apakah ada sinyal interferensi frekuensi yang sama ultrasonik di lingkungan, dan kemudian menyaring dan memproses gelombang suara alien dalam waktu. Ketika nilai jarak yang benar tidak dapat diberikan kepada pengguna, berikan data tanda abnormal untuk mencegah kesalahan, dan kemudian melompat ke proses k.
D 、 Prosesor mengirimkan instruksi ke sirkuit pulsa eksitasi meningkatkan untuk mengontrol intensitas eksitasi sesuai dengan sudut dan jangkauan.
E 、 Probe ultrasonik mentransmisikan sinyal akustik setelah bekerja
f 、 Probe ultrasonik menerima sinyal akustik setelah bekerja
G 、 Sinyal akustik yang lemah diamplifikasi oleh sirkuit penguat sinyal dan dikembalikan ke prosesor.
H 、 Sinyal yang diamplifikasi dikembalikan ke prosesor setelah dibentuk, dan algoritma cerdas bawaan memfilter teknologi gelombang suara interferensi, yang secara efektif dapat menyaring target yang sebenarnya.
I 、 Sirkuit Deteksi Suhu, Mendeteksi Umpan Balik Suhu Lingkungan Eksternal ke Prosesor
J 、 Prosesor mengidentifikasi waktu pengembalian gema dan mengkompensasi suhu yang dikombinasikan dengan lingkungan ambien eksternal, menghitung nilai jarak (s = v *t/2).
K 、 Prosesor mentransmisikan sinyal data yang dihitung ke klien melalui saluran koneksi dan kembali ke a.
(3) Proses interferensi
USG di bidang robotika, akan menghadapi berbagai sumber gangguan, seperti kebisingan catu daya, penurunan, lonjakan, sementara, dll. Gangguan radiasi sirkuit kontrol internal robot dan motor. USG bekerja dengan udara sebagai medium. Ketika robot dilengkapi dengan beberapa sensor ultrasonik dan beberapa robot bekerja berdekatan pada saat yang sama, akan ada banyak sinyal ultrasonik non-asli di ruang dan waktu yang sama, dan gangguan timbal balik antara robot akan sangat serius.
Mengingat masalah interferensi ini, sensor built-in teknologi adaptasi yang sangat fleksibel, dapat mendukung pengaturan level reduksi noise 5 level, filter interferensi frekuensi yang sama dapat diatur, rentang dan sudut dapat diatur, menggunakan algoritma filter ECHO, memiliki kemampuan anti-interferensi yang kuat.
Setelah laboratorium DYP melalui metode pengujian berikut: Gunakan 4 sensor penghindaran hambatan ultrasonik untuk melakukan lindung nilai pengukuran, mensimulasikan lingkungan kerja multi-mesin, catat data, tingkat akurasi data mencapai lebih dari 98%.
Diagram uji teknologi anti-interferensi
(4) Sudut balok dapat disesuaikan
Sudut balok sensor konfigurasi perangkat lunak memiliki 4 level: 40,45,55,65, untuk memenuhi persyaratan aplikasi dari berbagai skenario.
5 、Skema teknis sensor penghindaran hambatan ultrasonik
Di bidang aplikasi penghindaran hambatan robot, sensornya adalah mata robot, apakah robot dapat bergerak secara fleksibel dan dengan cepat sangat tergantung pada informasi pengukuran yang dikembalikan oleh sensor. Dalam jenis sensor penghindaran hambatan ultrasonik yang sama, ini adalah produk penghindaran hambatan yang dapat diandalkan dengan biaya rendah dan kecepatan rendah, produk dipasang di sekitar robot, komunikasi dengan pusat kontrol robot, memulai sensor jarak yang berbeda untuk deteksi jarak sesuai dengan arah gerak robot, mencapai respons cepat dan persyaratan deteksi sesuai permintaan. Sementara itu, sensor ultrasonik memiliki sudut medan FOV yang besar untuk membantu mesin mendapatkan lebih banyak ruang pengukuran untuk menutupi area deteksi yang diperlukan tepat di depannya.
6 、Sorotan penerapan sensor ultrasonik dalam skema penghindaran hambatan robot
• FOV penghindaran hambatan ultrasonik mirip dengan kamera kedalaman, harganya sekitar 20% dari kamera kedalaman;
• Resolusi presisi tingkat milimeter full-range, lebih baik dari kamera kedalaman ；
• Hasil pengujian tidak terpengaruh oleh warna lingkungan eksternal dan intensitas cahaya, hambatan material transparan dapat terdeteksi secara stabil, seperti kaca, plastik transparan, dll .；
• bebas dari debu, lumpur, kabut, asam dan gangguan lingkungan alkali, keandalan tinggi, hemat kekhawatiran, tingkat pemeliharaan rendah;
• Ukuran kecil untuk memenuhi robot desain eksternal dan tertanam, dapat diterapkan pada berbagai skenario robot layanan, untuk memenuhi beragam kebutuhan pelanggan, mengurangi biaya.
Waktu posting: AUG-16-2022