1,Introduktion
Ultraljudsavståndär en beröringsfri detekteringsteknik som använder ultraljudsvågor som emitteras från ljudkällan, och ultraljudsvågen reflekteras tillbaka till ljudkällan när hindret detekteras, och hindrets avstånd beräknas baserat på utbredningshastigheten för hastigheten på ljud i luften.På grund av dess goda ultraljudsdirektivitet påverkas den inte av ljuset och färgen på det uppmätta objektet, så det används ofta för att undvika hinder från robotar.Sensorn kan känna av de statiska eller dynamiska hindren på robotens gångväg och rapportera avstånd och riktningsinformation för hindren i realtid.Roboten kan utföra nästa åtgärd korrekt enligt informationen.
Med den snabba utvecklingen av robotapplikationsteknologi har robotar inom olika applikationsområden dykt upp på marknaden och nya krav ställs på sensorer.Hur man anpassar sig till tillämpningen av robotar inom olika områden är ett problem för varje sensoringenjör att tänka på och utforska.
I detta dokument, genom tillämpningen av ultraljudssensor i robot, för att bättre förstå användningen av sensor för undvikande av hinder.
2,Sensorintroduktion
A21, A22 och R01 är sensorer designade baserade på automatiska robotstyrningsapplikationer, med en rad fördelar med liten blindyta, stark mätanpassning, kort svarstid, filterfiltreringsstörningar, hög installationsanpassningsförmåga, dammtät och vattentät, lång livslängd och hög tillförlitlighet ,etc.De kan anpassa sensorer med olika parametrar efter olika robotar.
A21, A22, R01 produktbilder
Funktionsabstrakt:
•bred spänningsmatning ，arbetsspänning3,3～24V；
•Blindområdet kan vara upp till minst 2,5 cm;
•Den längsta räckvidden kan ställas in, ett totalt 5-nivåintervall på 50cm till 500cm kan ställas in genom instruktioner;
•En mängd olika utgångslägen är tillgängliga, UART auto/kontrollerad, PWM-kontrollerad, switchvolym TTL-nivå (3,3V), RS485, IIC, etc.(UART-kontrollerad och PWM-kontrollerad strömförbrukning kan stödja ultralåg energiförbrukning i viloläge ≤5uA)；
•Standardöverföringshastigheten är 115 200, stöder modifiering;
• Svarstid på Ms-nivå, datautmatningstiden kan upp till 13ms snabbast;
•Enkel och dubbel vinkel kan väljas, totalt fyra vinkelnivåer stöds för olika applikationsscenarier;
• Inbyggd brusreduceringsfunktion som kan stödja 5-gradig brusreduceringsnivåinställning;
•Intelligent akustisk vågbehandlingsteknik, inbyggd intelligent algoritm för att filtrera störljudvågor, kan identifiera störljudvågorna och automatiskt utföra filtrering;
• Vattentät strukturdesign, vattentät klass IP67;
• Stark installationsanpassningsförmåga, installationsmetoden är enkel, stabil och pålitlig;
•Stöd uppgradering av fjärruppgradering av firmware；
3,Produktparametrar
(1)Grundläggande parametrar
(2) Detektionsområde
Ultraljudssensor för undvikande av hinder har en valfri version med två vinklar, när produkten installeras vertikalt är den horisontella detekteringsvinkeln i vänster och höger riktning stor, vilket kan öka täckningsområdet för undvikande av hinder, liten detekteringsvinkel i vertikal riktning, samtidigt tid undviker den fel avtryckare orsakad av ojämn vägbana under körning.
Diagram över mätområdet
4,Tekniskt schema för sensor för undvikande av hinder för ultraljud
(1) Diagram över hårdvarustrukturen
(2)Arbetsflöde
a、Sensorn drivs av de elektriska kretsarna.
b、 Processorn startar självinspektion för att säkerställa att varje krets fungerar normalt.
c、 Processorn kontrollerar själv för att identifiera om det finns en ultraljudssignal med samma frekvens i miljön och filtrerar och bearbetar sedan de främmande ljudvågorna i tid.När det korrekta avståndsvärdet inte kan ges till användaren, ge de onormala teckendata för att förhindra fel och hoppa sedan till processen k.
d、 Processorn skickar instruktioner till boost-excitationspulskretsen för att styra exciteringsintensiteten enligt vinkel och intervall.
e、Ultraljudssonden T sänder akustiska signaler efter arbete
f、Ultraljudssonden R tar emot akustiska signaler efter arbete
g、Den svaga akustiska signalen förstärks av signalförstärkarkretsen och återförs till processorn.
h、Den förstärkta signalen återförs till processorn efter formning, och den inbyggda intelligenta algoritmen filtrerar störningsljudvågsteknologin, som effektivt kan sålla bort det sanna målet.
i、Temperaturdetekteringskrets, upptäck den externa miljöns temperaturåterkoppling till processorn
j、Processorn identifierar ekots returtid och kompenserar temperaturen i kombination med den externa omgivande miljön, beräknar avståndsvärdet (S = V *t/2).
k、Processorn sänder den beräknade datasignalen till klienten genom anslutningslinjen och återgår till a.
(3) Interferensprocess
Ultraljud inom robotteknik kommer att möta en mängd olika störningskällor, såsom strömförsörjningsljud, fall, överspänning, transient etc. Strålningsstörningar från robotens interna styrkrets och motorn.Ultraljud fungerar med luft som medium.När en robot är utrustad med flera ultraljudssensorer och flera robotar arbetar intill samtidigt, kommer det att finnas många icke-native ultraljudssignaler i samma rum och tid, och den ömsesidiga interferensen mellan robotar kommer att vara mycket allvarlig.
Med tanke på dessa störningsproblem kan den inbyggda sensorn, en mycket flexibel anpassningsteknik, stödja 5 nivåer av brusreduceringsnivåinställning, samma frekvensinterferensfilter kan ställas in, räckvidd och vinkel kan ställas in med hjälp av ekofilteralgoritmen, har en stark anti-interferensförmåga.
Efter DYP-laboratoriet genom följande testmetod: använd 4 ultraljudssensorer för undvikande av hinder för att säkra mätningen, simulera arbetsmiljön för flera maskiner, registrera data, datanoggrannheten nådde mer än 98%.
Diagram över anti-interferenstekniktestet
(4) Strålvinkel justerbar
Sensorns strålvinkel för mjukvarukonfigurationen har 4 nivåer: 40,45,55,65, för att möta applikationskraven för olika scenarier.
5,Tekniskt schema för sensor för undvikande av hinder för ultraljud
Inom området för tillämpning av robothinderundvikande är sensorn robotens öga. Huruvida roboten kan röra sig flexibelt och snabbt beror till stor del på mätinformationen som returneras av sensorn.I samma typ av ultraljudssensorer för undvikande av hinder är det en pålitlig produkt för undvikande av hinder med låg kostnad och låg hastighet, produkter installeras runt roboten, kommunikation med robotens kontrollcenter, starta olika avståndssensorer för avståndsdetektering enligt rörelseriktningen av roboten, uppnå snabb respons och detekteringskrav på begäran.Samtidigt har ultraljudssensorn en stor FOV-fältvinkel för att hjälpa maskinen att få mer mätutrymme för att täcka det erforderliga detekteringsområdet direkt framför den.
6,Höjdpunkter i tillämpningen av ultraljudssensor i robotförebyggande system
• Ultraljudsradar för undvikande av hinder liknar djupkameran, kostar cirka 20 % av djupkameran;
• Precisionsupplösning på millimeternivå, bättre än djupkameran.
• Testresultaten påverkas inte av den yttre miljöns färg och ljusintensitet, de transparenta materialhindren kan detekteras stabilt, såsom glas, genomskinlig plast, etc.；
• Fri från damm, slam, dimma, sura och alkaliska miljöstörningar, hög tillförlitlighet, orosbesparande, låg underhållshastighet;
• Liten storlek för att möta robotens externa och inbäddade design, kan appliceras på en mängd olika scenarier av tjänsterobotar, för att möta kundernas olika behov, minska kostnaderna.
Posttid: 2022-aug-16