1,소개
초음파 범위음원에서 방출되는 초음파를 이용하여 장애물이 감지되면 초음파가 음원으로 반사되어 전파되는 속도를 바탕으로 장애물까지의 거리를 계산하는 비접촉 감지 기술이다. 공기 중의 소리.초음파 지향성이 좋아 측정 대상의 빛이나 색상에 영향을 받지 않아 로봇 장애물 회피에 널리 사용됩니다.센서는 로봇의 보행 경로에 있는 정적 또는 동적 장애물을 감지하고 장애물의 거리 및 방향 정보를 실시간으로 보고할 수 있습니다.로봇은 정보에 따라 다음 작업을 올바르게 수행할 수 있습니다.
로봇 응용 기술의 급속한 발전으로 인해 다양한 응용 분야의 로봇이 시장에 등장하고 센서에 대한 새로운 요구 사항이 제시되고 있습니다.다양한 분야에서 로봇을 적용하는 방법은 모든 센서 엔지니어가 생각하고 탐구해야 할 문제입니다.
본 논문에서는 로봇에 초음파 센서를 적용하여 장애물 회피 센서의 활용을 더 잘 이해하고자 한다.
2、센서 소개
A21, A22 및 R01은 자동 로봇 제어 애플리케이션을 기반으로 설계된 센서로 작은 사각지대, 강력한 측정 적응성, 짧은 응답 시간, 필터 필터링 간섭, 높은 설치 적응성, 방진 및 방수, 긴 수명 및 높은 신뢰성이라는 일련의 장점을 갖추고 있습니다. ,등.다양한 로봇에 따라 다양한 매개변수를 사용하여 센서를 조정할 수 있습니다.
A21, A22, R01 제품 사진
기능 개요:
• 넓은 전압 공급, 작동 전압3.3~24V;
•사각지대는 최소 2.5cm까지 가능합니다.
•가장 먼 범위를 설정할 수 있으며, 지침을 통해 총 5단계 범위(50cm~500cm)를 설정할 수 있습니다.
•UART 자동/제어, PWM 제어, 스위치 볼륨 TTL 레벨(3.3V), RS485,IIC 등 다양한 출력 모드를 사용할 수 있습니다.(UART 제어 및 PWM 제어 전력 소비는 초저 수면 전력 소비 ≤5uA를 지원할 수 있습니다);
• 기본 전송 속도는 115,200이며 수정을 지원합니다.
• MS 수준의 응답 시간, 데이터 출력 시간은 최대 13ms까지 빠릅니다.
• 단일 및 이중 각도를 선택할 수 있으며 다양한 응용 시나리오에 대해 총 4가지 각도 수준이 지원됩니다.
•5등급 소음 감소 수준 설정을 지원할 수 있는 내장 소음 감소 기능;
•지능형 음파 처리 기술, 간섭 음파를 필터링하는 지능형 알고리즘이 내장되어 간섭 음파를 식별하고 자동으로 필터링을 수행할 수 있습니다.
• 방수 구조 설계, 방수 등급 IP67;
• 강력한 설치 적응성, 설치 방법이 간단하고 안정적이며 신뢰할 수 있습니다.
•원격 펌웨어 업그레이드 지원;
삼,제품 매개변수
(1)기본 매개변수
(2)감지범위
초음파 장애물 회피 센서에는 두 가지 각도 버전을 선택할 수 있습니다. 제품을 수직으로 설치하면 수평 왼쪽 및 오른쪽 방향 감지 각도가 크고 동시에 장애물 회피의 적용 범위를 늘릴 수 있으며 수직 방향 감지 각도는 작습니다. 시간이 지나면 운전 중 고르지 못한 노면으로 인해 발생하는 잘못된 트리거를 방지합니다.
측정 범위 다이어그램
4、초음파 장애물 회피 센서 기술방안
(1) 하드웨어 구조도
(2)작업 흐름
a, 센서는 전기 회로에 의해 전원이 공급됩니다.
b、프로세서는 각 회로가 정상적으로 작동하는지 확인하기 위해 자체 검사를 시작합니다.
c、프로세서가 환경에 초음파 동일 주파수 간섭 신호가 있는지 여부를 자체 검사한 다음 시간에 맞춰 외계 음파를 필터링하고 처리합니다.사용자에게 정확한 거리값을 줄 수 없는 경우 이상 징후 데이터를 주어 오류 방지를 위한 후 k 프로세스로 점프한다.
d, 프로세서는 각도와 범위에 따라 여기 강도를 제어하기 위해 부스트 여기 펄스 회로에 명령을 보냅니다.
e、초음파 프로브 T는 작업 후 음향 신호를 전송합니다.
f、초음파 프로브 R은 작업 후 음향 신호를 수신합니다.
g、약한 음향 신호는 신호 증폭기 회로에 의해 증폭되어 프로세서로 반환됩니다.
h、증폭된 신호는 성형 후 프로세서로 반환되며 내장된 지능형 알고리즘은 간섭 음파 기술을 필터링하여 실제 목표를 효과적으로 가려낼 수 있습니다.
i、온도 감지 회로, 프로세서에 대한 외부 환경 온도 피드백 감지
j、프로세서는 에코의 반환 시간을 식별하고 외부 주변 환경과 결합된 온도를 보상하고 거리 값(S = V *t/2)을 계산합니다.
k、프로세서는 계산된 데이터 신호를 연결선을 통해 클라이언트에 전송하고 a로 반환합니다.
(3)간섭과정
로봇 공학 분야의 초음파는 전원 공급 장치 소음, 강하, 서지, 과도 현상 등과 같은 다양한 간섭 소스에 직면하게 됩니다. 로봇 내부 제어 회로와 모터의 방사 간섭.초음파는 공기를 매체로 하여 작동합니다.로봇에 여러 개의 초음파 센서가 장착되어 있고 여러 로봇이 동시에 인접하여 작업하는 경우 동일한 공간과 시간에 고유하지 않은 초음파 신호가 많아 로봇 간의 상호 간섭이 매우 심각합니다.
이러한 간섭 문제를 고려하여 매우 유연한 적응 기술이 내장된 센서는 5단계 소음 감소 레벨 설정을 지원하고 동일한 주파수 간섭 필터를 설정할 수 있으며 에코 필터 알고리즘을 사용하여 범위와 각도를 설정할 수 있습니다. 강력한 간섭 방지 능력.
DYP 실험실은 다음 테스트 방법을 통해 4개의 초음파 장애물 회피 센서를 사용하여 측정을 방지하고 다중 기계 작업 환경을 시뮬레이션하고 데이터를 기록했으며 데이터 정확도는 98% 이상에 도달했습니다.
간섭 방지 기술 테스트 다이어그램
(4) 빔 각도 조절 가능
소프트웨어 구성 센서 빔 각도에는 40,45,55,65의 4가지 레벨이 있어 다양한 시나리오의 적용 요구 사항을 충족합니다.
5、초음파 장애물 회피 센서 기술방안
로봇 장애물 회피 응용 분야에서 센서는 로봇의 눈입니다. 로봇이 유연하고 빠르게 움직일 수 있는지 여부는 센서가 반환하는 측정 정보에 크게 좌우됩니다.동일한 유형의 초음파 장애물 회피 센서에서는 저비용 및 저속의 신뢰할 수 있는 장애물 회피 제품이며, 제품은 로봇 주위에 설치되고, 로봇 제어 센터와 통신하며, 동작 방향에 따라 거리 감지를 위해 다양한 범위 센서를 시작합니다. 로봇의 빠른 응답 및 주문형 감지 요구 사항을 달성합니다.한편, 초음파 센서는 기계가 바로 앞에 필요한 감지 영역을 포괄할 수 있는 더 많은 측정 공간을 확보하는 데 도움이 되는 큰 FOV 필드 각도를 가지고 있습니다.
6、로봇 장애물 회피 방식에 초음파 센서 적용의 하이라이트
• 초음파 장애물 회피 레이더 FOV는 심도 카메라와 유사하며 가격은 심도 카메라의 약 20%입니다.
• 깊이 카메라보다 우수한 전체 범위 밀리미터 수준의 정밀 해상도;
• 테스트 결과는 외부 환경의 색상 및 광도에 영향을 받지 않으며 유리, 투명 플라스틱 등과 같은 투명한 물질 장애물을 안정적으로 감지할 수 있습니다.
• 먼지, 슬러지, 안개, 산성 및 알칼리성 환경 간섭이 없으며 신뢰성이 높고 걱정이 없으며 유지 관리 비율이 낮습니다.
• 로봇 외부 및 내장형 설계를 충족하는 작은 크기로 다양한 서비스 로봇 시나리오에 적용할 수 있어 고객의 다양한 요구를 충족하고 비용을 절감할 수 있습니다.
게시 시간: 2022년 8월 16일