1、Увод
Ултразвучни распонје техника бесконтактне детекције која користи ултразвучне таласе емитоване из извора звука, а ултразвучни талас се рефлектује назад до извора звука када се открије препрека, а удаљеност препреке се израчунава на основу брзине ширења брзине звук у ваздуху. Због своје добре ултразвучне усмерености, на њега не утичу светлост и боја мереног објекта, тако да се широко користи у избегавању роботских препрека. Сензор може да осети статичке или динамичке препреке на рути хода робота и да у реалном времену извештава о удаљености и смеру препрека. Робот може исправно извршити следећу радњу према информацијама.
Са брзим развојем технологије примене робота, на тржишту су се појавили роботи у различитим областима примене, а постављају се и нови захтеви за сензоре. Како се прилагодити примени робота у различитим областима је проблем о коме сваки инжењер сензора размишља и истражује.
У овом раду, кроз примену ултразвучног сензора у роботу, боље разумети употребу сензора за избегавање препрека.
2、Сенсор Интродуцтион
А21, А22 и Р01 су сензори дизајнирани на основу апликација за аутоматску контролу робота, са низом предности мале слепе зоне, снажне прилагодљивости мерења, кратког времена одзива, интерференције филтрирања филтера, високе прилагодљивости инсталације, отпорности на прашину и воду, дугог века трајања и високе поузданости итд. Они могу прилагодити сензоре са различитим параметрима према различитим роботима.
Слике производа А21, А22, Р01
Апстракт функције:
• широко напонско напајање, радни напон 3.3～24В;
•слепа површина може до најмање 2,5 цм;
• Најдаљи домет се може подесити, укупан распон од 5 нивоа од 50цм до 500цм може се подесити кроз упутства;
• Доступан је низ излазних режима, УАРТ аутоматски / контролисан, ПВМ контролисан, ТТЛ ниво јачине прекидача (3.3В), РС485, ИИЦ, итд. (УАРТ контролисана и ПВМ контролисана потрошња енергије може подржати ултра-ниску потрошњу енергије за спавање≤5уА)；
• Подразумевана брзина преноса је 115.200, подржава модификације;
• Време одговора на нивоу Мс, време излаза података може до 13мс најбрже;
•Могу се изабрати један и двоструки угао, укупно четири нивоа угла су подржана за различите сценарије примене；
•Уграђена функција смањења буке која може подржати подешавање нивоа смањења буке од 5 разреда;
• Интелигентна технологија обраде акустичних таласа, уграђени интелигентни алгоритам за филтрирање звучних таласа интерференције, може идентификовати интерферентне звучне таласе и аутоматски извршити филтрирање;
• Водоотпорни дизајн структуре, водоотпорни степен ИП67;
• Снажна прилагодљивост инсталације, метода инсталације је једноставна, стабилна и поуздана;
•Подршка удаљена надоградња фирмвера；
3、Параметри производа
(1) Основни параметри
(2) Опсег детекције
Ултразвучни сензор за избегавање препрека има двоугаону верзију избора, када је производ инсталиран вертикално, хоризонтални угао детекције левог и десног смера је велики, може повећати опсег покривања избегавања препрека, мали угао детекције вертикалног правца, истовремено време, избегава погрешан окидач изазван неравном површином пута током вожње.
Дијаграм мерног опсега
4、Техничка шема ултразвучног сензора за избегавање препрека
(1) Дијаграм структуре хардвера
(2)Ток рада
а、Сензор се напаја из електричних кола.
б、Процесор почиње самоконтролу да би се уверио да свако коло ради нормално.
ц、Процесор самопроверава да би идентификовао да ли постоји ултразвучни сигнал сметњи исте фреквенције у окружењу, а затим филтрира и обрађује ванземаљске звучне таласе на време. Када се кориснику не може дати тачна вредност удаљености, дајте податке о ненормалном знаку да бисте спречили грешке, а затим пређите на процес к.
д、Процесор шаље инструкције импулсном колу појачане побуде да контролише интензитет побуде у складу са углом и опсегом.
е、Ултразвучна сонда Т преноси акустичне сигнале након рада
ф、Ултразвучна сонда Р прима акустичне сигнале након рада
г、Слаб акустични сигнал се појачава помоћу кола појачала сигнала и враћа се у процесор.
х、Појачани сигнал се враћа процесору након обликовања, а уграђени интелигентни алгоритам филтрира технологију интерференцијалног звучног таласа, који може ефикасно да одабере праву мету.
и、Коло за детекцију температуре, детектовање повратне информације о температури спољашњег окружења процесору
ј、Процесор идентификује време повратка еха и компензује температуру комбиновану са спољашњим амбијенталним окружењем, израчунава вредност удаљености (С = В *т/2).
к、Процесор преноси сигнал израчунатих података клијенту преко линије везе и враћа се на а.
(3) Процес интерференције
Ултразвук у области роботике ће се суочити са различитим изворима сметњи, као што су шум напајања, пад, пренапони, пролазни, итд. Интерференција зрачења унутрашњег контролног кола робота и мотора. Ултразвук ради са ваздухом као медијумом. Када је робот опремљен са више ултразвучних сензора и више робота ради поред њих у исто време, постојаће много ултразвучних сигнала који нису изворни у истом простору и времену, а међусобне сметње између робота ће бити веома озбиљне.
Имајући у виду ове проблеме са сметњама, сензор уграђен у веома флексибилну технологију прилагођавања, може да подржи подешавање нивоа смањења шума на 5 нивоа, исти филтер за сметње фреквенције се може подесити, опсег и угао се могу подесити, користећи алгоритам ехо филтера, има јака способност против сметњи.
Након ДИП лабораторије кроз следећу методу испитивања: користите 4 ултразвучна сензора за избегавање препрека за заштиту од мерења, симулирајте радно окружење са више машина, снимите податке, стопа тачности података достигла је више од 98%.
Дијаграм теста технологије против сметњи
(4) Угао снопа је подесив
Софтверска конфигурација угла снопа сензора има 4 нивоа: 40,45,55,65, како би се испунили захтеви апликација у различитим сценаријима.
5、Техничка шема ултразвучног сензора за избегавање препрека
У области примене робота за избегавање препрека, сензор је око робота. Да ли робот може да се креће флексибилно и брзо зависи у великој мери од информација мерења које враћа сензор. У истој врсти ултразвучних сензора за избегавање препрека, поуздани су производи за избегавање препрека са ниском ценом и малом брзином, производи су инсталирани око робота, комуникација са контролним центром робота, покретање различитих сензора за детекцију удаљености у складу са смером кретања робота, постићи брз одговор и захтеве за детекцију на захтев. У међувремену, ултразвучни сензор има велики угао ФОВ поља како би помогао машини да добије више простора за мерење да покрије потребну област детекције директно испред ње.
6、Осврт на примену ултразвучног сензора у шеми избегавања препрека роботу
• Ултразвучни радар за избегавање препрека ФОВ је сличан дубинској камери, кошта око 20% дубинске камере;
• Прецизна резолуција милиметарског нивоа пуног опсега, боља од дубинске камере；
• На резултате теста не утичу боја спољашњег окружења и интензитет светлости, препреке провидног материјала се могу стабилно детектовати, као што су стакло, провидна пластика, итд.；
• Без прашине, муља, магле, киселог и алкалног утицаја околине, висока поузданост, уштеда бриге, ниска стопа одржавања;
• Мала величина за испуњавање спољашњег и уграђеног дизајна робота, може се применити на различите сценарије сервисних робота, како би се задовољиле различите потребе купаца, смањили трошкови.
Време поста: 16.08.2022