1,Wstęp
Zakres ultradźwiękowyto bezkontaktowa technika wykrywania, która wykorzystuje fale ultradźwiękowe emitowane przez źródło dźwięku, a w przypadku wykrycia przeszkody fala ultradźwiękowa odbija się z powrotem do źródła dźwięku, a odległość do przeszkody obliczana jest na podstawie prędkości propagacji prędkości dźwięk w powietrzu. Ze względu na dobrą kierunkowość ultradźwiękową nie ma na nią wpływu światło i kolor mierzonego obiektu, dlatego jest szeroko stosowany w omijaniu przeszkód przez roboty. Czujnik może wykrywać statyczne lub dynamiczne przeszkody na trasie spaceru robota i raportować informacje o odległości i kierunku przeszkód w czasie rzeczywistym. Na podstawie otrzymanych informacji robot może poprawnie wykonać kolejną akcję.
Wraz z szybkim rozwojem technologii zastosowań robotów na rynku pojawiły się roboty do różnych zastosowań, a czujnikom stawiane są nowe wymagania. Sposób przystosowania się do zastosowań robotów w różnych dziedzinach jest problemem, który każdy inżynier zajmujący się czujnikami powinien przemyśleć i zbadać.
W tym artykule, poprzez zastosowanie czujnika ultradźwiękowego w robocie, aby lepiej zrozumieć zastosowanie czujnika unikania przeszkód.
2、Wprowadzenie czujnika
A21, A22 i R01 to czujniki zaprojektowane w oparciu o aplikacje automatycznego sterowania robotami, posiadające szereg zalet w postaci małego obszaru martwego, dużej możliwości adaptacji pomiarów, krótkiego czasu reakcji, filtrowania zakłóceń przez filtr, dużych możliwości adaptacji instalacji, pyłoszczelności i wodoodporności, długiej żywotności i wysokiej niezawodności ,itp. Mogą dostosować czujniki o różnych parametrach do różnych robotów.
Zdjęcia produktów A21, A22, R01
Streszczenie funkcji:
•szerokie napięcie zasilania, napięcie robocze 3,3 ~ 24 V;
• Obszar niewidoczny może wynosić minimum 2,5 cm;
• Można ustawić najdalszy zasięg, łącznie 5-poziomowy zakres od 50 cm do 500 cm można ustawić za pomocą instrukcji;
• Dostępnych jest wiele trybów wyjściowych, automatyczne/sterowanie UART, sterowanie PWM, przełączanie poziomu głośności TTL (3,3 V), RS485, IIC itp. (Pobór mocy kontrolowany przez UART i PWM może obsługiwać bardzo niskie zużycie energii w trybie uśpienia ≤5uA)；
• Domyślna szybkość transmisji wynosi 115 200, obsługuje modyfikacje;
• Czas reakcji na poziomie MS, czas wysyłania danych może osiągnąć nawet 13 ms;
• Można wybrać kąt pojedynczy i podwójny. Obsługiwane są łącznie cztery poziomy kąta dla różnych scenariuszy zastosowań;
• Wbudowana funkcja redukcji szumów, która obsługuje 5-stopniowe ustawienie poziomu redukcji szumów;
•Inteligentna technologia przetwarzania fal akustycznych, wbudowany inteligentny algorytm filtrujący zakłócające fale dźwiękowe, potrafi identyfikować zakłócające fale dźwiękowe i automatycznie przeprowadzać filtrowanie;
• Wodoodporna konstrukcja, stopień wodoodporności IP67;
• Duże możliwości adaptacji instalacji, metoda instalacji jest prosta, stabilna i niezawodna;
• Obsługa zdalnej aktualizacji oprogramowania sprzętowego;
3、Parametry produktu
(1) Podstawowe parametry
(2)Zakres wykrywania
Ultradźwiękowy czujnik unikania przeszkód jest dostępny w wersji dwukątowej. Gdy produkt jest zainstalowany pionowo, kąt wykrywania kierunku poziomego w lewo i w prawo jest duży, może zwiększyć zasięg unikania przeszkód, jednocześnie mały kąt wykrywania kierunku pionowego czas, pozwala uniknąć niewłaściwego spustu spowodowanego nierówną nawierzchnią drogi podczas jazdy.
Schemat zakresu pomiarowego
4、Schemat techniczny ultradźwiękowego czujnika unikania przeszkód
(1)Schemat struktury sprzętu
(2)Przebieg pracy
a、Czujnik jest zasilany z obwodów elektrycznych.
b、Procesor rozpoczyna samokontrolę, aby upewnić się, że każdy obwód działa normalnie.
c. Procesor automatycznie sprawdza, czy w otoczeniu występuje ultradźwiękowy sygnał zakłócający o tej samej częstotliwości, a następnie filtruje i przetwarza obce fale dźwiękowe na czas. Gdy nie można podać użytkownikowi prawidłowej wartości odległości, należy podać nieprawidłowe dane znaku, aby zapobiec błędom, a następnie przejść do procesu k.
d、Procesor wysyła instrukcje do obwodu impulsu wzbudzenia wzmacniającego, aby kontrolować intensywność wzbudzenia w zależności od kąta i zakresu.
e、Sonda ultradźwiękowa T przesyła sygnały akustyczne po zakończeniu pracy
f、Sonda ultradźwiękowa R odbiera sygnały akustyczne po pracy
g、Słaby sygnał akustyczny jest wzmacniany przez obwód wzmacniacza sygnału i zwracany do procesora.
h, Wzmocniony sygnał jest zwracany do procesora po ukształtowaniu, a wbudowany inteligentny algorytm filtruje technologię interferencyjnej fali dźwiękowej, która może skutecznie odfiltrować prawdziwy cel.
i、Obwód wykrywania temperatury, wykrywa informację zwrotną o temperaturze otoczenia zewnętrznego przekazywaną procesorowi
j、Procesor identyfikuje czas powrotu echa i kompensuje temperaturę w połączeniu z zewnętrznym środowiskiem otoczenia, oblicza wartość odległości (S = V *t/2).
k. Procesor przesyła obliczony sygnał danych do klienta poprzez linię połączeniową i wraca do a.
(3)Proces interferencji
Ultradźwięki w robotyce będą napotykać różnorodne źródła zakłóceń, takie jak szum zasilania, spadki, przepięcia, stany przejściowe itp. Zakłócenia radiacyjne wewnętrznego obwodu sterującego robota i silnika. Ultradźwięki działają z powietrzem jako medium. Kiedy robot jest wyposażony w wiele czujników ultradźwiękowych i wiele robotów pracuje obok siebie w tym samym czasie, w tym samym czasie i przestrzeni będzie pojawiać się wiele obcych sygnałów ultradźwiękowych, a wzajemne zakłócenia pomiędzy robotami będą bardzo poważne.
W świetle tych problemów z zakłóceniami, czujnik wyposażony w bardzo elastyczną technologię adaptacji może obsługiwać 5-stopniowe ustawienie poziomu redukcji szumów, można ustawić ten sam filtr zakłóceń częstotliwości, ustawić zasięg i kąt za pomocą algorytmu filtra echa, ma silna zdolność przeciwzakłóceniowa.
Po laboratorium DYP za pomocą następującej metody testowej: użyj 4 ultradźwiękowych czujników unikania przeszkód, aby zabezpieczyć pomiar, symuluj środowisko pracy z wieloma maszynami, zapisz dane, współczynnik dokładności danych osiągnął ponad 98%.
Schemat testu technologii przeciwzakłóceniowej
(4) Regulowany kąt świecenia
Kąt wiązki czujnika konfiguracji oprogramowania ma 4 poziomy: 40,45,55,65, aby spełnić wymagania aplikacji w różnych scenariuszach.
5、Schemat techniczny ultradźwiękowego czujnika unikania przeszkód
W obszarze zastosowań robotów związanych z unikaniem przeszkód czujnikiem jest oko robota. To, czy robot może poruszać się elastycznie i szybko, zależy w dużej mierze od informacji pomiarowych zwracanych przez czujnik. W tym samym typie ultradźwiękowych czujników unikania przeszkód są to niezawodne produkty do unikania przeszkód o niskim koszcie i niskiej prędkości, produkty są instalowane wokół robota, komunikują się z centrum sterowania robota, uruchamiają różne czujniki odległości do wykrywania odległości zgodnie z kierunkiem ruchu robota, osiągnąć wymagania dotyczące szybkiej reakcji i wykrywania na żądanie. Tymczasem czujnik ultradźwiękowy ma duży kąt pola FOV, aby pomóc maszynie uzyskać więcej przestrzeni pomiarowej, aby pokryć wymagany obszar wykrywania bezpośrednio przed nim.
6,Najważniejsze informacje dotyczące zastosowania czujnika ultradźwiękowego w schemacie omijania przeszkód przez robota
• Ultradźwiękowy radar unikania przeszkód FOV jest podobny do kamery głębi, kosztuje około 20% kamery głębi;
• Pełnozakresowa rozdzielczość z dokładnością do milimetra, lepsza niż w przypadku kamery głębi;
• Na wyniki testu nie ma wpływu kolor i natężenie światła otoczenia zewnętrznego, możliwe jest stabilne wykrywanie przeszkód z przezroczystego materiału, takich jak szkło, przezroczysty plastik itp.;
• Wolny od kurzu, szlamu, mgły, zakłóceń środowiska kwaśnego i zasadowego, wysoka niezawodność, brak zmartwień, niski poziom konserwacji;
• Mały rozmiar dostosowany do zewnętrznej i wbudowanej konstrukcji robota, może być stosowany w różnych scenariuszach robotów usługowych, aby sprostać różnorodnym potrzebom klientów i obniżyć koszty.
Czas publikacji: 16 sierpnia 2022 r