रोबोट में अल्ट्रासोनिक सेंसर बुद्धिमान रोबोटों को "छोटी, तेज़ और स्थिर" बाधाओं से बचने में मदद करता है

1、परिचय

अल्ट्रासोनिक रेंजिंगएक गैर-संपर्क पहचान तकनीक है जो ध्वनि स्रोत से उत्सर्जित अल्ट्रासोनिक तरंगों का उपयोग करती है, और जब बाधा का पता लगाया जाता है तो अल्ट्रासोनिक तरंग ध्वनि स्रोत पर वापस प्रतिबिंबित होती है, और बाधा की दूरी की गणना गति की प्रसार गति के आधार पर की जाती है हवा में ध्वनि.इसकी अच्छी अल्ट्रासोनिक दिशा के कारण, यह प्रकाश और मापी गई वस्तु के रंग से प्रभावित नहीं होता है, इसलिए इसका उपयोग रोबोट बाधा निवारण में व्यापक रूप से किया जाता है।सेंसर रोबोट के चलने के मार्ग पर स्थिर या गतिशील बाधाओं को महसूस कर सकता है, और वास्तविक समय में बाधाओं की दूरी और दिशा की जानकारी दे सकता है।रोबोट सूचना के अनुसार अगली कार्रवाई सही ढंग से कर सकता है।

रोबोट अनुप्रयोग प्रौद्योगिकी के तेजी से विकास के साथ, विभिन्न अनुप्रयोग क्षेत्रों में रोबोट बाजार में दिखाई दिए हैं, और सेंसर के लिए नई आवश्यकताएं सामने आई हैं।विभिन्न क्षेत्रों में रोबोट के अनुप्रयोग को कैसे अनुकूलित किया जाए, यह प्रत्येक सेंसर इंजीनियर के लिए सोचने और तलाशने की समस्या है।

इस पेपर में, रोबोट में अल्ट्रासोनिक सेंसर के अनुप्रयोग के माध्यम से, बाधा निवारण सेंसर के उपयोग को बेहतर ढंग से समझा जाएगा।

2、सेंसर परिचय

A21, A22 और R01 स्वचालित रोबोट नियंत्रण अनुप्रयोगों के आधार पर डिज़ाइन किए गए सेंसर हैं, जिनमें छोटे ब्लाइंड क्षेत्र, मजबूत माप अनुकूलनशीलता, कम प्रतिक्रिया समय, फ़िल्टर फ़िल्टरिंग हस्तक्षेप, उच्च स्थापना अनुकूलन क्षमता, डस्टप्रूफ और जलरोधक, लंबे जीवन और उच्च विश्वसनीयता के फायदे हैं। ,वगैरह।वे अलग-अलग रोबोट के अनुसार अलग-अलग पैरामीटर वाले सेंसर को अनुकूलित कर सकते हैं।

A21, A22, R01 उत्पाद चित्र

फ़ंक्शन सार：

•व्यापक वोल्टेज आपूर्ति, कार्यशील वोल्टेज3.3～24V；

•अंधा क्षेत्र न्यूनतम 2.5 सेमी तक हो सकता है；

•सबसे दूर की रेंज सेट की जा सकती है, निर्देशों के माध्यम से 50 सेमी से 500 सेमी की कुल 5-स्तरीय रेंज सेट की जा सकती है;

•विभिन्न प्रकार के आउटपुट मोड उपलब्ध हैं, यूएआरटी ऑटो / नियंत्रित, पीडब्लूएम नियंत्रित, स्विच वॉल्यूम टीटीएल स्तर (3.3 वी), आरएस485, आईआईसी, आदि।(UART नियंत्रित और PWM नियंत्रित बिजली की खपत अल्ट्रा-लो स्लीप बिजली खपत≤5uA का समर्थन कर सकती है)；

•डिफ़ॉल्ट बॉड दर 115,200 है, संशोधन का समर्थन करता है;

• एमएस-स्तरीय प्रतिक्रिया समय, डेटा आउटपुट समय सबसे तेज़ 13 एमएस तक हो सकता है;

एकल और दोहरे कोण का चयन किया जा सकता है, विभिन्न अनुप्रयोग परिदृश्यों के लिए कुल चार कोण स्तर समर्थित हैं;

•अंतर्निहित शोर कटौती फ़ंक्शन जो 5-ग्रेड शोर कटौती स्तर सेटिंग का समर्थन कर सकता है;

•बुद्धिमान ध्वनि तरंग प्रसंस्करण तकनीक, हस्तक्षेप ध्वनि तरंगों को फ़िल्टर करने के लिए अंतर्निहित बुद्धिमान एल्गोरिदम, हस्तक्षेप ध्वनि तरंगों की पहचान कर सकता है और स्वचालित रूप से फ़िल्टरिंग कर सकता है;

•निविड़ अंधकार संरचना डिजाइन, निविड़ अंधकार ग्रेड IP67；

मजबूत स्थापना अनुकूलनशीलता, स्थापना विधि सरल, स्थिर और विश्वसनीय है;

•दूरस्थ फ़र्मवेयर अपग्रेड का समर्थन करें；

3、उत्पाद पैरामीटर

(1)बुनियादी पैरामीटर

(2)डिटेक्शन रेंज

अल्ट्रासोनिक बाधा बचाव सेंसर में पसंद का दो-कोण संस्करण होता है, जब उत्पाद लंबवत स्थापित होता है, तो क्षैतिज बाएं और दाएं दिशा का पता लगाने वाला कोण बड़ा होता है, बाधा से बचाव की कवरेज सीमा को बढ़ा सकता है, छोटे ऊर्ध्वाधर दिशा का पता लगाने वाला कोण, उसी पर समय के साथ, यह ड्राइविंग के दौरान असमान सड़क की सतह के कारण होने वाले गलत ट्रिगर से बचता है।

माप सीमा का आरेख

4、अल्ट्रासोनिक बाधा बचाव सेंसर तकनीकी योजना

(1)हार्डवेयर संरचना का आरेख

(2)कार्यप्रवाह

a、सेंसर विद्युत सर्किट द्वारा संचालित होता है।

बी、प्रोसेसर यह सुनिश्चित करने के लिए स्वयं-निरीक्षण शुरू करता है कि प्रत्येक सर्किट सामान्य रूप से काम करता है।

सी、प्रोसेसर यह पहचानने के लिए स्व-जाँच करता है कि क्या वातावरण में एक अल्ट्रासोनिक समान-आवृत्ति हस्तक्षेप संकेत है, और फिर समय पर विदेशी ध्वनि तरंगों को फ़िल्टर और संसाधित करता है।जब उपयोगकर्ता को सही दूरी मान नहीं दिया जा सकता है, तो त्रुटियों को रोकने के लिए असामान्य संकेत डेटा दें, और फिर प्रक्रिया k पर जाएं।

डी、प्रोसेसर कोण और सीमा के अनुसार उत्तेजना की तीव्रता को नियंत्रित करने के लिए बूस्ट उत्तेजना पल्स सर्किट को निर्देश भेजता है।

ई、अल्ट्रासोनिक जांच टी काम करने के बाद ध्वनिक संकेतों को प्रसारित करती है

एफ、अल्ट्रासोनिक जांच आर काम करने के बाद ध्वनिक संकेत प्राप्त करता है

जी、कमजोर ध्वनिक सिग्नल को सिग्नल एम्पलीफायर सर्किट द्वारा प्रवर्धित किया जाता है और प्रोसेसर में वापस कर दिया जाता है।

h、प्रवर्धित सिग्नल को आकार देने के बाद प्रोसेसर में वापस कर दिया जाता है, और अंतर्निहित बुद्धिमान एल्गोरिदम हस्तक्षेप ध्वनि तरंग तकनीक को फ़िल्टर करता है, जो प्रभावी रूप से वास्तविक लक्ष्य को स्क्रीन कर सकता है।

i、तापमान का पता लगाने वाला सर्किट, प्रोसेसर को बाहरी वातावरण के तापमान की प्रतिक्रिया का पता लगाता है

j、प्रोसेसर प्रतिध्वनि के वापसी समय की पहचान करता है और बाहरी परिवेश के वातावरण के साथ संयुक्त तापमान की भरपाई करता है, दूरी मान (S = V *t/2) की गणना करता है।

k、प्रोसेसर कनेक्शन लाइन के माध्यम से गणना किए गए डेटा सिग्नल को क्लाइंट तक पहुंचाता है और वापस लौटता है।

(3)हस्तक्षेप प्रक्रिया

रोबोटिक्स के क्षेत्र में अल्ट्रासाउंड, विभिन्न प्रकार के हस्तक्षेप स्रोतों का सामना करेगा, जैसे कि बिजली आपूर्ति शोर, ड्रॉप, उछाल, क्षणिक, आदि। रोबोट आंतरिक नियंत्रण सर्किट और मोटर का विकिरण हस्तक्षेप।अल्ट्रासाउंड माध्यम के रूप में हवा के साथ काम करता है।जब एक रोबोट में कई अल्ट्रासोनिक सेंसर लगे होते हैं और कई रोबोट एक ही समय में आसन्न काम करते हैं, तो एक ही स्थान और समय में कई गैर-देशी अल्ट्रासोनिक सिग्नल होंगे, और रोबोट के बीच आपसी हस्तक्षेप बहुत गंभीर होगा।

इन हस्तक्षेप समस्याओं को ध्यान में रखते हुए, सेंसर एक बहुत ही लचीली अनुकूलन तकनीक में निर्मित है, जो 5 स्तर के शोर में कमी स्तर सेटिंग का समर्थन कर सकता है, समान आवृत्ति हस्तक्षेप फ़िल्टर सेट किया जा सकता है, इको फ़िल्टर एल्गोरिदम का उपयोग करके रेंज और कोण सेट किया जा सकता है। एक मजबूत हस्तक्षेप-विरोधी क्षमता।

निम्नलिखित परीक्षण विधि के माध्यम से डीवाईपी प्रयोगशाला के बाद: माप को हेज करने के लिए 4 अल्ट्रासोनिक बाधा बचाव सेंसर का उपयोग करें, मल्टी-मशीन कार्य वातावरण का अनुकरण करें, डेटा रिकॉर्ड करें, डेटा सटीकता दर 98% से अधिक तक पहुंच गई।

हस्तक्षेप-विरोधी प्रौद्योगिकी परीक्षण का आरेख

(4) बीम कोण समायोज्य

विभिन्न परिदृश्यों की एप्लिकेशन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए सॉफ़्टवेयर कॉन्फ़िगरेशन सेंसर बीम कोण के 4 स्तर हैं: 40,45,55,65।

5、अल्ट्रासोनिक बाधा बचाव सेंसर तकनीकी योजना

रोबोट बाधा निवारण अनुप्रयोग के क्षेत्र में, सेंसर रोबोट की आंख है, रोबोट लचीले ढंग से और तेज़ी से आगे बढ़ सकता है या नहीं यह काफी हद तक सेंसर द्वारा लौटाई गई माप जानकारी पर निर्भर करता है।एक ही प्रकार के अल्ट्रासोनिक बाधा निवारण सेंसर में, यह कम लागत और कम गति के साथ एक विश्वसनीय बाधा निवारण उत्पाद है, उत्पादों को रोबोट के चारों ओर स्थापित किया जाता है, रोबोट नियंत्रण केंद्र के साथ संचार किया जाता है, गति दिशा के अनुसार दूरी का पता लगाने के लिए अलग-अलग रेंज के सेंसर शुरू किए जाते हैं। रोबोट की, तेजी से प्रतिक्रिया और ऑन-डिमांड पहचान आवश्यकताओं को प्राप्त करना।इस बीच, अल्ट्रासोनिक सेंसर में एक बड़ा FOV फ़ील्ड कोण होता है जिससे मशीन को सीधे उसके सामने आवश्यक पहचान क्षेत्र को कवर करने के लिए अधिक माप स्थान प्राप्त करने में मदद मिलती है।

6、रोबोट बाधा निवारण योजना में अल्ट्रासोनिक सेंसर के अनुप्रयोग की मुख्य विशेषताएं

• अल्ट्रासोनिक बाधा बचाव रडार FOV गहराई कैमरे के समान है, गहराई कैमरे की लागत लगभग 20% है;

• फुल-रेंज मिलीमीटर-स्तर का सटीक रिज़ॉल्यूशन, डेप्थ कैमरे से बेहतर;

• परीक्षण के परिणाम बाहरी वातावरण के रंग और प्रकाश की तीव्रता से प्रभावित नहीं होते हैं, पारदर्शी सामग्री बाधाओं का स्थिर रूप से पता लगाया जा सकता है, जैसे कांच, पारदर्शी प्लास्टिक, आदि।；

• धूल, कीचड़, कोहरे, एसिड और क्षार पर्यावरण हस्तक्षेप से मुक्त, उच्च विश्वसनीयता, चिंता-बचत, कम रखरखाव दर;

• रोबोट के बाहरी और एम्बेडेड डिज़ाइन को पूरा करने के लिए छोटा आकार, ग्राहकों की विविध आवश्यकताओं को पूरा करने, लागत कम करने के लिए, सेवा रोबोट के विभिन्न परिदृश्यों पर लागू किया जा सकता है।