1、вступ
Ультразвукова дальністьце метод безконтактного виявлення, який використовує ультразвукові хвилі, що випромінюються від джерела звуку, і ультразвукова хвиля відбивається назад до джерела звуку, коли виявляється перешкода, і відстань до перешкоди обчислюється на основі швидкості поширення швидкості звук в повітрі. Завдяки хорошій ультразвуковій спрямованості на нього не впливає світло та колір вимірюваного об’єкта, тому він широко використовується для уникнення роботом перешкод. Датчик може виявляти статичні або динамічні перешкоди на маршруті ходьби робота та повідомляти інформацію про відстань і напрямок перешкод у режимі реального часу. Робот може правильно виконати наступну дію відповідно до інформації.
Зі швидким розвитком технологій застосування роботів на ринку з’явилися роботи в різних сферах застосування, і до датчиків висуваються нові вимоги. Як пристосуватись до застосування роботів у різних галузях, це проблема для кожного сенсорного інженера, який повинен думати та досліджувати.
У цьому документі за допомогою застосування ультразвукового датчика в роботі краще зрозуміти використання датчика уникнення перешкод.
2、Вступ до датчика
A21, A22 і R01 – це датчики, розроблені на основі додатків автоматичного керування роботами, які мають низку переваг, таких як невелика сліпа зона, висока адаптивність вимірювань, короткий час відгуку, фільтрація перешкод, висока адаптивність встановлення, пило- та водонепроникність, тривалий термін служби та висока надійність тощо Вони можуть адаптувати датчики з різними параметрами відповідно до різних роботів.
Зображення продуктів A21, A22, R01
Анотація функції:
• широке джерело напруги, робоча напруга 3,3 ~ 24 В;
•сліпа зона може досягати мінімум 2,5 см；
• Можна встановити найдальший діапазон, загальний 5-рівневий діапазон від 50 см до 500 см можна встановити за допомогою інструкцій；
• Доступні різноманітні режими виведення, автоматичний / керований UART, контрольований ШІМ, рівень перемикання гучності TTL (3,3 В), RS485, IIC тощо. (Енергоспоживання з контролем UART і ШІМ може підтримувати наднизьке енергоспоживання сну≤5uA)；
• Швидкість за замовчуванням становить 115 200 бод, підтримується модифікація；
• Час відгуку рівня Ms, час виведення даних може досягати 13 мс найшвидше；
•Можна вибрати одинарний або подвійний кут, загалом підтримуються чотири рівні кута для різних сценаріїв застосування；
• Вбудована функція шумозаглушення, яка підтримує 5-ступеневе налаштування рівня шумозаглушення；
• Інтелектуальна технологія обробки акустичних хвиль, вбудований інтелектуальний алгоритм для фільтрації інтерференційних звукових хвиль, може ідентифікувати інтерференційні звукові хвилі та автоматично виконувати фільтрацію；
• Водонепроникний дизайн конструкції, водонепроникний клас IP67；
• Сильна здатність до встановлення, спосіб встановлення простий, стабільний і надійний；
•Підтримка дистанційного оновлення мікропрограми；
3、Параметри продукту
(1) Основні параметри
(2) Діапазон виявлення
Ультразвуковий датчик уникнення перешкод має двокутну версію на вибір. Коли виріб встановлено вертикально, кут виявлення горизонтального лівого та правого напрямків великий, може збільшити діапазон охоплення уникнення перешкод, невеликий кут виявлення вертикального напрямку, водночас час, це дозволяє уникнути неправильного запуску, викликаного нерівною поверхнею дороги під час водіння.
Діаграма діапазону вимірювання
4、Технічна схема ультразвукового датчика обходу перешкод
(1) Схема апаратної структури
(2) Робочий процес
a、Датчик живиться від електричних ланцюгів.
b、Процесор починає самоперевірку, щоб переконатися, що кожна схема працює нормально.
c、Процесор виконує самоперевірку, щоб визначити, чи є в навколишньому середовищі ультразвуковий сигнал перешкод на тій же частоті, а потім фільтрує та своєчасно обробляє сторонні звукові хвилі. Якщо правильне значення відстані не може бути надано користувачеві, надайте ненормальні дані знака, щоб запобігти помилкам, а потім перейдіть до процесу k.
d、Процесор надсилає інструкції до імпульсної схеми збудження для контролю інтенсивності збудження відповідно до кута та діапазону.
e、Ультразвуковий датчик T передає звукові сигнали після роботи
f、Ультразвуковий зонд R отримує звукові сигнали після роботи
g、Слабкий звуковий сигнал посилюється ланцюгом підсилювача сигналу та повертається до процесора.
h、Посилений сигнал повертається до процесора після формування, а вбудований інтелектуальний алгоритм фільтрує технологію звукових перешкод, яка може ефективно відсіювати справжню ціль.
i、Схема визначення температури, визначає зворотний зв’язок температури зовнішнього середовища з процесором
j、Процесор визначає час повернення луни та компенсує температуру в поєднанні з зовнішнім навколишнім середовищем, обчислює значення відстані (S = V *t/2).
k、Процесор передає обчислений сигнал даних клієнту через лінію з’єднання та повертається до a.
(3) Процес інтерференції
Ультразвук у сфері робототехніки стикається з різноманітними джерелами перешкод, такими як шум джерела живлення, падіння, стрибки, перехідні процеси тощо. Радіаційні перешкоди внутрішньої схеми керування робота та двигуна. Ультразвук працює з повітрям як середовищем. Коли робот оснащений декількома ультразвуковими датчиками і кілька роботів працюють поруч одночасно, буде багато чужих ультразвукових сигналів в одному просторі та часі, і взаємні перешкоди між роботами будуть дуже серйозними.
З огляду на ці проблеми з перешкодами, датчик вбудовано в дуже гнучку технологію адаптації, може підтримувати 5-рівневе налаштування рівня шумозаглушення, можна встановити той самий частотний фільтр завад, можна встановити діапазон і кут за допомогою алгоритму ехо-фільтра, має сильна здатність проти перешкод.
Після лабораторії DYP за допомогою наступного методу тестування: використовуйте 4 ультразвукові датчики уникнення перешкод для хеджування вимірювань, імітуйте робоче середовище з кількома машинами, записуйте дані, точність даних досягла понад 98%.
Схема випробування технології захисту від перешкод
(4) Регульований кут променя
Кут променя датчика конфігурації програмного забезпечення має 4 рівні: 40, 45, 55, 65, щоб відповідати вимогам застосування в різних сценаріях.
5、Технічна схема ультразвукового датчика обходу перешкод
У сфері застосування роботів для уникнення перешкод датчиком є око робота. Те, чи зможе робот рухатися гнучко та швидко, значною мірою залежить від вимірювальної інформації, яку повертає датчик. У такому ж типі ультразвукових датчиків уникнення перешкод, це надійні продукти для уникнення перешкод з низькою вартістю та низькою швидкістю, продукти встановлюються навколо робота, зв’язок із центром керування роботом, запускають різні датчики діапазону для виявлення відстані відповідно до напрямку руху. робота, досягти швидкої реакції та вимог щодо виявлення на вимогу. У той же час ультразвуковий датчик має великий кут поля зору, щоб допомогти машині отримати більше простору для вимірювання, щоб покрити необхідну зону виявлення безпосередньо перед нею.
6、Основні моменти застосування ультразвукового датчика в схемі уникнення перешкод роботом
• Ультразвуковий радар уникнення перешкод FOV подібний до камери глибини, вартість приблизно 20% від камери глибини;
• Роздільна здатність повного діапазону міліметрового рівня, краща, ніж у камери глибини；
• На результати тестування не впливають колір зовнішнього середовища та інтенсивність світла, можна стабільно виявляти перешкоди з прозорого матеріалу, наприклад скло, прозорий пластик тощо；
• Не містить пилу, шламу, туману, кислотних і лужних перешкод, висока надійність, економія турбот, низький рівень обслуговування;
• Невеликий розмір, щоб відповідати зовнішньому та вбудованому дизайну робота, може бути застосований до різноманітних сценаріїв сервісних роботів, щоб задовольнити різноманітні потреби клієнтів, зменшити витрати.
Час публікації: 16 серпня 2022 р