1,Indledning
Ultralydsmålinger en berøringsfri detektionsteknik, der bruger ultralydsbølger udsendt fra lydkilden, og ultralydsbølgen reflekteres tilbage til lydkilden, når forhindringen detekteres, og forhindringens afstand beregnes baseret på udbredelseshastigheden af hastigheden af lyd i luften. På grund af dens gode ultralydsdirektivitet påvirkes den ikke af lyset og farven på det målte objekt, så det bruges i vid udstrækning til at undgå robotforhindringer. Sensoren kan registrere de statiske eller dynamiske forhindringer på robottens vandrerute og rapportere afstands- og retningsoplysningerne for forhindringerne i realtid. Robotten kan udføre den næste handling korrekt i henhold til informationen.
Med den hurtige udvikling af robotapplikationsteknologi er robotter inden for forskellige anvendelsesområder dukket op på markedet, og der stilles nye krav til sensorer. Hvordan man tilpasser sig anvendelsen af robotter på forskellige områder er et problem for enhver sensoringeniør at tænke over og udforske.
I dette papir, gennem anvendelse af ultralydssensor i robot, for bedre at forstå brugen af forhindringsforebyggelsessensor.
2,Sensor introduktion
A21, A22 og R01 er sensorer designet baseret på automatiske robotstyringsapplikationer, med en række fordele ved lille blinde område, stærk måletilpasningsevne, kort responstid, filterfiltreringsinterferens, høj installationstilpasningsevne, støvtæt og vandtæt, lang levetid og høj pålidelighed osv. De kan tilpasse sensorer med forskellige parametre efter forskellige robotter.
A21, A22, R01 produktbilleder
Funktionsabstrakt:
•bred spændingsforsyning ，arbejdsspænding 3,3～24V；
• Det blinde område kan være op til 2,5 cm minimum；
•Den fjerneste rækkevidde kan indstilles, et totalt område på 5 niveauer på 50 cm til 500 cm kan indstilles gennem instruktioner;
•En række udgangstilstande er tilgængelige, UART auto / kontrolleret, PWM-styret, switch volume TTL-niveau (3,3V), RS485, IIC, osv. (UART-styret og PWM-styret strømforbrug kan understøtte ultralavt strømforbrug i dvale ≤5uA)；
•Standard baudraten er 115.200, understøtter modifikation;
• Ms-niveau responstid, dataoutputtid kan op til 13ms hurtigst;
•Enkelt og dobbelt vinkel kan vælges, i alt fire vinkelniveauer understøttes til forskellige anvendelsesscenarier;
• Indbygget støjreduktionsfunktion, som kan understøtte 5-grads støjreduktionsniveauindstillingen;
•Intelligent akustisk bølgebehandlingsteknologi, indbygget intelligent algoritme til at filtrere interferenslydbølger, kan identificere interferenslydbølgerne og automatisk udføre filtrering;
• Vandtæt strukturdesign, vandtæt klasse IP67;
•Stærk installationstilpasning, installationsmetoden er enkel, stabil og pålidelig;
•Understøtte fjernopgradering af firmware；
3,Produktparametre
(1) Grundlæggende parametre
(2) Detektionsområde
Ultralydssensor for forhindringsforståelse har en tovinklet version efter valg, når produktet er installeret lodret, er den vandrette detekteringsvinkel til venstre og højre retning stor, kan øge dækningsområdet for undgåelse af forhindringer, lille detekteringsvinkel i lodret retning, samtidig tid, undgår den den forkerte udløser forårsaget af ujævn vejbelægning under kørsel.
Diagram over måleområdet
4,Teknisk skema med ultralydssensor for undgåelse af forhindringer
(1) Diagram over hardwarestrukturen
(2) Arbejdsgang
a、Føleren drives af de elektriske kredsløb.
b、 Processoren starter selvinspektion for at sikre, at hvert kredsløb fungerer normalt.
c、 Processoren tjekker selv for at identificere, om der er et ultralydsinterferenssignal med samme frekvens i miljøet, og filtrer og behandler derefter de fremmede lydbølger i tide. Når den korrekte afstandsværdi ikke kan gives til brugeren, giv de unormale tegndata for at forhindre fejl, og spring derefter til processen k.
d、 Processoren sender instruktioner til boost-excitationspulskredsløbet for at kontrollere excitationsintensiteten i henhold til vinkel og rækkevidde.
e、Ultralydssonden T transmitterer akustiske signaler efter arbejdet
f、Ultralydssonden R modtager akustiske signaler efter arbejdet
g、Det svage akustiske signal forstærkes af signalforstærkerkredsløbet og returneres til processoren.
h、Det forstærkede signal returneres til processoren efter formning, og den indbyggede intelligente algoritme filtrerer interferenslydbølgeteknologien, som effektivt kan frasortere det sande mål.
i、Temperaturdetektionskredsløb, detekter det eksterne miljøtemperaturfeedback til processoren
j、Processoren identificerer returtiden for ekkoet og kompenserer temperaturen kombineret med det eksterne omgivende miljø, beregner afstandsværdien (S = V *t/2).
k、Processoren sender det beregnede datasignal til klienten gennem forbindelseslinjen og vender tilbage til a.
(3) Interferensproces
Ultralyd inden for robotteknologi vil stå over for en række forskellige interferenskilder, såsom strømforsyningsstøj, fald, overspænding, transient osv. Strålingsinterferens fra robottens interne kontrolkredsløb og motoren. Ultralyd arbejder med luft som medium. Når en robot er udstyret med flere ultralydssensorer, og flere robotter arbejder ved siden af på samme tid, vil der være mange ikke-native ultralydssignaler i samme rum og tid, og den gensidige interferens mellem robotter vil være meget alvorlig.
I lyset af disse interferensproblemer kan sensoren, der er indbygget en meget fleksibel tilpasningsteknologi, understøtte 5-niveaus støjreduktionsniveauindstilling, det samme frekvensinterferensfilter kan indstilles, rækkevidde og vinkel kan indstilles ved hjælp af ekkofilteralgoritmen, har en stærk anti-interferens evne.
Efter DYP-laboratoriet gennem følgende testmetode: brug 4 ultralydssensorer til at undgå forhindringer til at afdække målingen, simuler arbejdsmiljøet med flere maskiner, optag dataene, datanøjagtigheden nåede mere end 98%.
Diagram over anti-interferensteknologitesten
(4) Strålevinkel justerbar
Softwarekonfigurationssensorens strålevinkel har 4 niveauer: 40,45,55,65, for at opfylde applikationskravene i forskellige scenarier.
5,Teknisk skema med ultralydssensor for undgåelse af forhindringer
Inden for anvendelse af robotforhindringer er sensoren robottens øje. Hvorvidt robotten kan bevæge sig fleksibelt og hurtigt afhænger i høj grad af den måleinformation, som sensoren returnerer. I den samme type ultralydssensorer til undgåelse af forhindringer er det pålidelige produkter til undgåelse af forhindringer med lave omkostninger og lav hastighed, produkter er installeret omkring robotten, kommunikation med robotkontrolcenteret, start forskellige afstandssensorer til afstandsdetektering i henhold til bevægelsesretningen af robotten, opnå hurtig respons og on-demand detektionskrav. I mellemtiden har ultralydssensoren en stor FOV-feltvinkel for at hjælpe maskinen med at opnå mere måleplads til at dække det nødvendige detektionsområde direkte foran den.
6,Højdepunkter for anvendelsen af ultralydssensor i robotforhindringsforebyggelsesplan
• Ultralydsforhindringsradar FOV svarer til dybdekameraet, koster omkring 20 % af dybdekameraet;
• Præcisionsopløsning i fuld rækkevidde på millimeterniveau, bedre end dybdekameraet.
• Testresultater påvirkes ikke af det ydre miljøs farve og lysintensitet, de gennemsigtige materialeforhindringer kan detekteres stabilt, såsom glas, gennemsigtig plast osv.；
• Fri for støv, slam, tåge, syre- og alkalimiljøinterferens, høj pålidelighed, bekymringsbesparende, lav vedligeholdelseshastighed;
• Lille størrelse for at opfylde robottens eksterne og indlejrede design, kan anvendes til en række forskellige scenarier af servicerobotter, for at imødekomme kundernes forskellige behov, reducere omkostningerne.
Indlægstid: 16. august 2022