1、pengenalan
Jarak ultrasonikialah teknik pengesanan bukan sentuhan yang menggunakan gelombang ultrasonik yang dipancarkan daripada sumber bunyi, dan gelombang ultrasonik memantul semula ke sumber bunyi apabila halangan dikesan, dan jarak halangan dikira berdasarkan kelajuan perambatan kelajuan bunyi di udara. Kerana arahan ultrasonik yang baik, ia tidak dipengaruhi oleh cahaya dan warna objek yang diukur, jadi ia digunakan secara meluas dalam pengelakan halangan robot. Penderia boleh merasakan halangan statik atau dinamik pada laluan berjalan robot, dan melaporkan jarak dan maklumat arah halangan dalam masa nyata. Robot boleh melakukan tindakan seterusnya dengan betul mengikut maklumat.
Dengan perkembangan pesat teknologi aplikasi robot, robot dalam bidang aplikasi yang berbeza telah muncul di pasaran, dan keperluan baharu dikemukakan untuk penderia. Bagaimana untuk menyesuaikan diri dengan aplikasi robot dalam bidang yang berbeza adalah masalah untuk setiap jurutera penderia untuk memikirkan dan meneroka.
Dalam kertas kerja ini, melalui aplikasi penderia ultrasonik dalam robot, untuk lebih memahami penggunaan penderia pengelakan halangan.
2 、Pengenalan Sensor
A21, A22 dan R01 adalah penderia yang direka berdasarkan aplikasi kawalan robot automatik, dengan satu siri kelebihan kawasan buta kecil, kebolehsuaian pengukuran yang kuat, masa tindak balas yang singkat, gangguan penapisan penapis, kebolehsuaian pemasangan yang tinggi, kalis habuk dan kalis air, hayat yang panjang dan kebolehpercayaan yang tinggi , dll. Mereka boleh menyesuaikan penderia dengan parameter yang berbeza mengikut robot yang berbeza.
Gambar produk A21, A22, R01
Abstrak fungsi:
•bekalan voltan lebar ，voltan kerja3.3～24V；
•kawasan buta boleh sehingga 2.5cm minimum；
•Julat terjauh boleh ditetapkan, jumlah julat 5 peringkat 50sm hingga 500sm boleh ditetapkan melalui arahan；
•Pelbagai mod output tersedia, UART auto / terkawal, PWM dikawal, suis tahap TTL volum (3.3V), RS485, IIC, dan lain-lain. (Penggunaan kuasa terkawal UART dan PWM boleh menyokong penggunaan kuasa tidur ultra-rendah≤5uA)；
•Kadar baud lalai ialah 115,200, Menyokong pengubahsuaian；
• Masa tindak balas peringkat Ms, masa output data boleh sehingga 13ms terpantas；
•Sudut tunggal dan dua boleh dipilih, sejumlah empat tahap sudut disokong untuk senario aplikasi yang berbeza；
•Fungsi pengurangan hingar terbina dalam yang boleh menyokong tetapan tahap pengurangan hingar 5 gred；
•Teknologi pemprosesan gelombang akustik pintar, algoritma pintar terbina dalam untuk menapis gelombang bunyi gangguan, boleh mengenal pasti gelombang bunyi gangguan dan secara automatik melakukan penapisan；
• Reka bentuk struktur kalis air, gred kalis air IP67;
•Kebolehsuaian pemasangan yang kuat, kaedah pemasangan adalah mudah, stabil dan boleh dipercayai；
•Menyokong peningkatan perisian tegar jauh；
3、Parameter produk
(1) Parameter asas
(2) Julat pengesanan
Sensor pengelakan halangan ultrasonik mempunyai pilihan versi dua sudut, Apabila produk dipasang secara menegak, sudut pengesanan arah kiri dan kanan mendatar besar, boleh meningkatkan julat liputan mengelakkan halangan, sudut pengesanan arah menegak kecil, pada masa yang sama masa, ia mengelakkan pencetus yang salah disebabkan oleh permukaan jalan yang tidak rata semasa memandu.
Gambar rajah julat ukuran
4、Skim teknikal pengesan halangan ultrasonik
(1) Gambar rajah struktur perkakasan
(2) Aliran kerja
a、Penderia dikuasakan oleh litar elektrik.
b、Pemproses memulakan pemeriksaan sendiri untuk memastikan setiap litar berfungsi dengan normal.
c、Pemproses menyemak sendiri untuk mengenal pasti sama ada terdapat isyarat gangguan frekuensi sama ultrasonik dalam persekitaran, dan kemudian menapis dan memproses gelombang bunyi asing dalam masa. Apabila nilai jarak yang betul tidak boleh diberikan kepada pengguna, berikan data tanda tidak normal untuk mengelakkan ralat, dan kemudian lompat ke proses k.
d、Pemproses menghantar arahan kepada litar nadi pengujaan rangsangan untuk mengawal keamatan pengujaan mengikut sudut dan julat.
e、Probe ultrasonik T menghantar isyarat akustik selepas bekerja
f、Probe ultrasonik R menerima isyarat akustik selepas bekerja
g、Isyarat akustik yang lemah dikuatkan oleh litar penguat isyarat dan dikembalikan kepada pemproses.
h、Isyarat yang dikuatkan dikembalikan kepada pemproses selepas dibentuk, dan algoritma pintar terbina dalam menapis teknologi gelombang bunyi gangguan, yang boleh menyaring sasaran sebenar dengan berkesan.
i、Litar pengesanan suhu, mengesan maklum balas suhu persekitaran luaran kepada pemproses
j、Pemproses mengenal pasti masa kembali gema dan mengimbangi suhu digabungkan dengan persekitaran ambien luaran, mengira nilai jarak (S = V *t/2).
k、Pemproses menghantar isyarat data yang dikira kepada pelanggan melalui talian sambungan dan kembali ke a.
(3) Proses gangguan
Ultrasound dalam bidang robotik, akan menghadapi pelbagai sumber gangguan, seperti bunyi bekalan kuasa, penurunan, lonjakan, sementara, dan lain-lain. Gangguan sinaran litar kawalan dalaman robot dan motor. Ultrasound berfungsi dengan udara sebagai medium. Apabila robot dipasang dengan berbilang penderia ultrasonik dan berbilang robot berfungsi bersebelahan pada masa yang sama, akan terdapat banyak isyarat ultrasonik bukan asli dalam ruang dan masa yang sama, dan gangguan bersama antara robot akan menjadi sangat serius.
Memandangkan masalah gangguan ini, sensor terbina dalam teknologi penyesuaian yang sangat fleksibel, boleh menyokong tetapan tahap pengurangan hingar 5 tahap, penapis gangguan frekuensi yang sama boleh ditetapkan, julat dan sudut boleh ditetapkan, menggunakan algoritma penapis gema, mempunyai keupayaan anti-gangguan yang kuat.
Selepas makmal DYP melalui kaedah ujian berikut: gunakan 4 sensor pengelakan halangan ultrasonik untuk melindung nilai pengukuran, simulasi persekitaran kerja berbilang mesin, rekod data, kadar ketepatan data mencapai lebih daripada 98%.
Gambar rajah ujian teknologi anti-gangguan
(4) Sudut rasuk boleh laras
Sudut pancaran sensor konfigurasi perisian mempunyai 4 tahap: 40,45,55,65, untuk memenuhi keperluan aplikasi senario yang berbeza.
5、Skim teknikal pengesan halangan ultrasonik
Dalam bidang aplikasi pengelakan halangan robot, penderia adalah mata robot, Sama ada robot boleh bergerak secara fleksibel dan cepat bergantung pada maklumat pengukuran yang dikembalikan oleh penderia. Dalam jenis sensor pengelakan halangan ultrasonik yang sama, ia adalah produk pengelakan halangan yang boleh dipercayai dengan kos rendah dan kelajuan rendah, produk dipasang di sekeliling robot, komunikasi dengan pusat kawalan robot, mulakan sensor julat yang berbeza untuk pengesanan jarak mengikut arah gerakan robot, mencapai tindak balas pantas dan keperluan pengesanan atas permintaan. Sementara itu, penderia ultrasonik mempunyai sudut medan FOV yang besar untuk membantu mesin mendapatkan lebih banyak ruang pengukuran untuk menutup kawasan pengesanan yang diperlukan terus di hadapannya.
6 、Sorotan penggunaan sensor ultrasonik dalam skim pengelakan halangan robot
• Radar pengelakan halangan ultrasonik FOV adalah serupa dengan kamera kedalaman, berharga kira-kira 20% daripada kamera kedalaman;
• Resolusi ketepatan peringkat milimeter julat penuh, lebih baik daripada kamera kedalaman；
• Keputusan ujian tidak dipengaruhi oleh warna persekitaran luaran dan keamatan cahaya, halangan bahan lutsinar boleh dikesan secara stabil, seperti kaca, plastik lutsinar, dsb.；
• Bebas daripada habuk, enap cemar, kabus, asid dan gangguan persekitaran alkali, kebolehpercayaan yang tinggi, penjimatan bimbang, kadar penyelenggaraan yang rendah;
• Saiz kecil untuk memenuhi reka bentuk luaran dan tertanam robot, boleh digunakan untuk pelbagai senario robot perkhidmatan, untuk memenuhi keperluan pelanggan yang pelbagai, mengurangkan kos.
Masa siaran: 16 Ogos 2022