1、introduzione
Gamma ultrasonicaè una tecnica di rilevamento senza contatto che utilizza onde ultrasoniche emesse dalla sorgente sonora e l'onda ultrasonica si riflette sulla sorgente sonora quando viene rilevato l'ostacolo e la distanza dell'ostacolo viene calcolata in base alla velocità di propagazione della velocità di suono nell'aria.Grazie alla sua buona direttività ultrasonica, non è influenzato dalla luce e dal colore dell'oggetto misurato, quindi è ampiamente utilizzato per evitare gli ostacoli dei robot.Il sensore è in grado di rilevare gli ostacoli statici o dinamici sul percorso pedonale del robot e segnalare le informazioni sulla distanza e sulla direzione degli ostacoli in tempo reale.Il robot può eseguire correttamente l'azione successiva in base alle informazioni.
Con il rapido sviluppo della tecnologia applicativa dei robot, sul mercato sono apparsi robot in diversi campi di applicazione e vengono avanzati nuovi requisiti per i sensori.Come adattarsi all'applicazione dei robot in diversi campi è un problema a cui ogni ingegnere di sensori deve pensare ed esplorare.
In questo articolo, attraverso l'applicazione del sensore a ultrasuoni nel robot, per comprendere meglio l'uso del sensore per evitare gli ostacoli.
2、Introduzione al sensore
A21, A22 e R01 sono sensori progettati sulla base di applicazioni di controllo robot automatico, con una serie di vantaggi di piccola area cieca, forte adattabilità di misurazione, tempo di risposta breve, interferenza di filtraggio del filtro, elevata adattabilità di installazione, resistente alla polvere e all'acqua, lunga durata e alta affidabilità ,eccetera.Possono adattare sensori con parametri diversi a seconda dei diversi robot.
Immagini dei prodotti A21, A22, R01
Estratto della funzione:
•ampia tensione di alimentazione, tensione di funzionamento 3,3 ~ 24 V;
•l'area cieca può raggiungere un minimo di 2,5 cm;
•È possibile impostare l'intervallo più lontano, è possibile impostare un intervallo totale di 5 livelli da 50 cm a 500 cm tramite le istruzioni;
•Sono disponibili diverse modalità di uscita, UART automatico/controllato, controllato PWM, interruttore livello TTL del volume (3,3 V), RS485, IIC, ecc.(Il consumo energetico controllato da UART e PWM può supportare un consumo energetico in modalità sleep ultra basso ≤5uA)；
•La velocità di trasmissione predefinita è 115.200, supporta la modifica;
• Tempo di risposta di livello MS, il tempo di output dei dati può arrivare fino a 13 ms più veloce;
•È possibile selezionare l'angolo singolo e doppio, sono supportati un totale di quattro livelli di angolo per diversi scenari applicativi;
•Funzione di riduzione del rumore incorporata che può supportare l'impostazione del livello di riduzione del rumore a 5 gradi;
•La tecnologia di elaborazione intelligente delle onde acustiche, algoritmo intelligente integrato per filtrare le onde sonore di interferenza, può identificare le onde sonore di interferenza ed eseguire automaticamente il filtraggio;
•Design della struttura impermeabile, grado di impermeabilità IP67;
•Forte adattabilità all'installazione, il metodo di installazione è semplice, stabile e affidabile;
•Supporta l'aggiornamento remoto del firmware;
3、Parametri del prodotto
(1)Parametri di base
(2) Campo di rilevamento
Il sensore per evitare gli ostacoli a ultrasuoni ha una versione a due angoli a scelta. Quando il prodotto è installato verticalmente, l'angolo di rilevamento della direzione orizzontale sinistra e destra è ampio, può aumentare il raggio di copertura per evitare gli ostacoli, piccolo angolo di rilevamento della direzione verticale, allo stesso tempo tempo, evita l'attivazione errata causata da una superficie stradale irregolare durante la guida.
Diagramma del campo di misura
4、Schema tecnico del sensore evita ostacoli ad ultrasuoni
(1)Schema della struttura hardware
(2)Flusso di lavoro
a、Il sensore è alimentato dai circuiti elettrici.
b、Il processore avvia l'autoispezione per garantire che ciascun circuito funzioni normalmente.
c、Il processore esegue un autocontrollo per identificare se è presente un segnale di interferenza ultrasonica della stessa frequenza nell'ambiente, quindi filtra ed elabora le onde sonore aliene in tempo.Quando non è possibile fornire all'utente il valore corretto della distanza, fornire i dati del segno anomalo per evitare errori, quindi passare al processo k.
d、Il processore invia istruzioni al circuito degli impulsi di eccitazione boost per controllare l'intensità di eccitazione in base all'angolo e alla portata.
e、La sonda ad ultrasuoni T trasmette segnali acustici dopo il lavoro
f、La sonda ad ultrasuoni R riceve segnali acustici dopo il funzionamento
g、Il segnale acustico debole viene amplificato dal circuito dell'amplificatore di segnale e restituito al processore.
h、Il segnale amplificato viene restituito al processore dopo la modellazione e l'algoritmo intelligente integrato filtra la tecnologia delle onde sonore di interferenza, che può efficacemente schermare il vero bersaglio.
i、Circuito di rilevamento della temperatura, rileva il feedback della temperatura dell'ambiente esterno al processore
j、Il processore identifica il tempo di ritorno dell'eco e compensa la temperatura combinata con l'ambiente ambientale esterno, calcola il valore della distanza (S = V *t/2).
k、Il processore trasmette il segnale dei dati calcolati al client attraverso la linea di connessione e ritorna a a.
(3)Processo di interferenza
Gli ultrasuoni nel campo della robotica si troveranno ad affrontare una varietà di fonti di interferenza, come rumore di alimentazione, cadute, sovratensioni, transitori, ecc. Interferenze di radiazioni del circuito di controllo interno del robot e del motore.Gli ultrasuoni funzionano utilizzando l'aria come mezzo.Quando un robot è dotato di più sensori a ultrasuoni e più robot lavorano adiacenti contemporaneamente, ci saranno molti segnali ultrasonici non nativi nello stesso spazio e tempo e l'interferenza reciproca tra i robot sarà molto grave.
In considerazione di questi problemi di interferenza, il sensore integrato con una tecnologia di adattamento molto flessibile, può supportare l'impostazione del livello di riduzione del rumore a 5 livelli, è possibile impostare lo stesso filtro di interferenza in frequenza, è possibile impostare la portata e l'angolo, utilizzando l'algoritmo del filtro dell'eco, ha una forte capacità anti-interferenza.
Dopo il laboratorio DYP attraverso il seguente metodo di test: utilizzare 4 sensori ad ultrasuoni per evitare gli ostacoli per coprire la misurazione, simulare l'ambiente di lavoro multi-macchina, registrare i dati, il tasso di precisione dei dati ha raggiunto oltre il 98%.
Schema del test della tecnologia anti-interferenza
(4) Angolo del fascio regolabile
L'angolo del fascio del sensore di configurazione software ha 4 livelli: 40,45,55,65, per soddisfare i requisiti applicativi di diversi scenari.
5、Schema tecnico del sensore evita ostacoli ad ultrasuoni
Nel campo delle applicazioni per evitare gli ostacoli del robot, il sensore è l'occhio del robot. Il fatto che il robot possa muoversi in modo flessibile e rapido dipende in gran parte dalle informazioni di misurazione restituite dal sensore.Nello stesso tipo di sensori per evitare gli ostacoli a ultrasuoni, si tratta di prodotti affidabili per evitare gli ostacoli a basso costo e a bassa velocità, i prodotti sono installati attorno al robot, comunicano con il centro di controllo del robot, avviano diversi sensori di distanza per il rilevamento della distanza in base alla direzione del movimento del robot, ottenere una risposta rapida e requisiti di rilevamento su richiesta.Nel frattempo, il sensore a ultrasuoni ha un ampio angolo di campo FOV per aiutare la macchina a ottenere più spazio di misurazione per coprire l'area di rilevamento richiesta direttamente di fronte ad essa.
6、Punti salienti dell'applicazione del sensore a ultrasuoni nello schema per evitare gli ostacoli del robot
• Il FOV del radar per evitare gli ostacoli a ultrasuoni è simile alla telecamera di profondità, costa circa il 20% della telecamera di profondità;
• Risoluzione di precisione a livello millimetrico su tutta la gamma, migliore della fotocamera di profondità;
• I risultati dei test non sono influenzati dal colore dell'ambiente esterno e dall'intensità della luce, gli ostacoli di materiale trasparente possono essere rilevati stabilmente, come vetro, plastica trasparente, ecc.；
• Esente da polvere, fanghi, nebbia, interferenze ambientali con acidi e alcali, alta affidabilità, risparmio di preoccupazioni, basso tasso di manutenzione;
• Dimensioni ridotte per soddisfare la progettazione esterna e integrata del robot, possono essere applicate a una varietà di scenari di robot di servizio, per soddisfare le diverse esigenze dei clienti e ridurre i costi.
Orario di pubblicazione: 16 agosto 2022