1 、Introducción
Rango ultrasónicoes una técnica de detección sin contacto que utiliza ondas ultrasónicas emitidas desde la fuente de sonido, y la onda ultrasónica se refleja hacia la fuente de sonido cuando se detecta el obstáculo, y la distancia del obstáculo se calcula en función de la velocidad de propagación de la velocidad de sonido en el aire.Debido a su buena directividad ultrasónica, no se ve afectado por la luz ni el color del objeto medido, por lo que se utiliza ampliamente para evitar obstáculos con robots.El sensor puede detectar obstáculos estáticos o dinámicos en la ruta a pie del robot e informar la distancia y la dirección de los obstáculos en tiempo real.El robot puede realizar correctamente la siguiente acción según la información.
Con el rápido desarrollo de la tecnología de aplicaciones robóticas, han aparecido en el mercado robots en diferentes campos de aplicación y se plantean nuevos requisitos para los sensores.Cómo adaptarse a la aplicación de robots en diferentes campos es un problema que todo ingeniero de sensores debe pensar y explorar.
En este artículo, a través de la aplicación de sensores ultrasónicos en robots, se pretende comprender mejor el uso de sensores para evitar obstáculos.
2 、Introducción al sensor
A21, A22 y R01 son sensores diseñados en base a aplicaciones de control automático de robots, con una serie de ventajas de área ciega pequeña, gran adaptabilidad de medición, tiempo de respuesta corto, interferencia de filtrado de filtro, alta adaptabilidad de instalación, a prueba de polvo e impermeable, larga vida útil y alta confiabilidad. ,etc.Pueden adaptar sensores con diferentes parámetros según diferentes robots.
Imágenes del producto A21, A22, R01
Resumen de funciones:
•Suministro de voltaje amplio, voltaje de trabajo 3,3 ~ 24 V;
•el área ciega puede tener un mínimo de 2,5 cm;
•Se puede configurar el rango más lejano, se puede configurar un rango total de 5 niveles de 50 cm a 500 cm mediante instrucciones;
•Hay una variedad de modos de salida disponibles, UART automático/controlado, controlado por PWM, nivel de interruptor de volumen TTL (3,3 V), RS485, IIC, etc.(El consumo de energía controlado por UART y PWM puede soportar un consumo de energía en reposo ultrabajo≤5uA);
•La velocidad en baudios predeterminada es 115.200, admite modificación;
• Tiempo de respuesta a nivel de ms, el tiempo de salida de datos puede ser hasta 13 ms más rápido;
•Se puede seleccionar ángulo simple y doble, se admiten un total de cuatro niveles de ángulo para diferentes escenarios de aplicación；
•Función de reducción de ruido incorporada que puede admitir la configuración del nivel de reducción de ruido de 5 grados;
•La tecnología inteligente de procesamiento de ondas acústicas, un algoritmo inteligente incorporado para filtrar las ondas sonoras de interferencia, puede identificar las ondas de sonido de interferencia y realizar el filtrado automáticamente;
•Diseño de estructura impermeable, grado de impermeabilidad IP67；
•Fuerte adaptabilidad de instalación, el método de instalación es simple, estable y confiable；
• Admite actualización remota de firmware;
3 、parametros del producto
(1)Parámetros básicos
(2)Rango de detección
El sensor ultrasónico para evitar obstáculos tiene una versión de dos ángulos a elegir. Cuando el producto se instala verticalmente, el ángulo de detección horizontal en dirección izquierda y derecha es grande, puede aumentar el rango de cobertura para evitar obstáculos, un pequeño ángulo de detección en dirección vertical, al mismo tiempo. Al mismo tiempo, evita el gatillo incorrecto causado por la superficie irregular de la carretera durante la conducción.
Diagrama del rango de medición.
4 、Esquema técnico del sensor ultrasónico para evitar obstáculos.
(1)Diagrama de la estructura del hardware
(2)Flujo de trabajo
a、El sensor es alimentado por los circuitos eléctricos.
b、El procesador inicia la autoinspección para garantizar que cada circuito funcione normalmente.
c、El procesador se autoverifica para identificar si hay una señal de interferencia ultrasónica de la misma frecuencia en el entorno y luego filtra y procesa las ondas de sonido extrañas a tiempo.Cuando no se pueda proporcionar al usuario el valor de distancia correcto, proporcione los datos de señal anormales para evitar errores y luego salte al proceso k.
d 、 El procesador envía instrucciones al circuito de impulso de excitación para controlar la intensidad de excitación según el ángulo y el rango.
e、La sonda ultrasónica T transmite señales acústicas después de trabajar
f、La sonda ultrasónica R recibe señales acústicas después de trabajar
g、La señal acústica débil es amplificada por el circuito amplificador de señal y devuelta al procesador.
h 、 La señal amplificada regresa al procesador después de darle forma y el algoritmo inteligente incorporado filtra la tecnología de ondas de sonido de interferencia, lo que puede detectar eficazmente el objetivo real.
i、Circuito de detección de temperatura, detecta la retroalimentación de temperatura ambiental externa al procesador
j、El procesador identifica el tiempo de retorno del eco y compensa la temperatura combinada con el ambiente externo, calcula el valor de la distancia (S = V *t/2).
k、El procesador transmite la señal de datos calculada al cliente a través de la línea de conexión y regresa a a.
(3)Proceso de interferencia
El ultrasonido en el campo de la robótica se enfrentará a una variedad de fuentes de interferencia, como ruido de la fuente de alimentación, caídas, sobretensiones, transitorios, etc. Interferencia de radiación del circuito de control interno del robot y del motor.El ultrasonido funciona con aire como medio.Cuando un robot está equipado con múltiples sensores ultrasónicos y varios robots trabajan adyacentes al mismo tiempo, habrá muchas señales ultrasónicas no nativas en el mismo espacio y tiempo, y la interferencia mutua entre robots será muy grave.
En vista de estos problemas de interferencia, el sensor incorpora una tecnología de adaptación muy flexible, puede admitir una configuración de nivel de reducción de ruido de 5 niveles, se puede configurar el mismo filtro de interferencia de frecuencia, se puede configurar el rango y el ángulo, utilizando el algoritmo de filtro de eco. una fuerte capacidad antiinterferencia.
Después del laboratorio DYP a través del siguiente método de prueba: use 4 sensores ultrasónicos para evitar obstáculos para cubrir la medición, simule el entorno de trabajo de múltiples máquinas, registre los datos, la tasa de precisión de los datos alcanzó más del 98%.
Diagrama de la prueba de tecnología antiinterferente.
(4) Ángulo de haz ajustable
El ángulo del haz del sensor de configuración del software tiene 4 niveles: 40,45,55,65, para cumplir con los requisitos de aplicación de diferentes escenarios.
5 、Esquema técnico del sensor ultrasónico para evitar obstáculos.
En el campo de la aplicación de evitación de obstáculos por parte de robots, el sensor es el ojo del robot. Que el robot pueda moverse de manera flexible y rápida depende en gran medida de la información de medición devuelta por el sensor.En el mismo tipo de sensores ultrasónicos para evitar obstáculos, son productos confiables para evitar obstáculos con bajo costo y baja velocidad, los productos se instalan alrededor del robot, se comunican con el centro de control del robot, inician diferentes sensores de alcance para la detección de distancia según la dirección del movimiento. del robot, lograr una respuesta rápida y requisitos de detección bajo demanda.Mientras tanto, el sensor ultrasónico tiene un gran ángulo de campo FOV para ayudar a la máquina a obtener más espacio de medición para cubrir el área de detección requerida directamente frente a ella.
6 、Aspectos destacados de la aplicación del sensor ultrasónico en el esquema de evitación de obstáculos del robot
• El campo de visión del radar ultrasónico para evitar obstáculos es similar a la cámara de profundidad y cuesta aproximadamente el 20% de la cámara de profundidad;
• Resolución de precisión de nivel milimétrico de rango completo, mejor que la cámara de profundidad;
• Los resultados de la prueba no se ven afectados por el color del entorno externo ni por la intensidad de la luz, los obstáculos del material transparente se pueden detectar de manera estable, como vidrio, plástico transparente, etc.;
• Libre de polvo, lodos, niebla, interferencias ambientales ácidas y alcalinas, alta confiabilidad, ahorro de preocupaciones y baja tasa de mantenimiento;
• Tamaño pequeño para satisfacer el diseño externo e integrado del robot, se puede aplicar a una variedad de escenarios de robots de servicio, para satisfacer las diversas necesidades de los clientes y reducir costos.
Hora de publicación: 16 de agosto de 2022