Soluções de aplicação para sensores ultrassônicos em robôs

- Jun 04, 2019-

ultrasonic sensors in robots


O robô é um computador complexo controlado por um computador. Tem membros humanos e funções sensoriais; o programa de ação é flexível; existe um certo grau de inteligência; e pode ser manipulado sem intervenção humana. Sensores robóticos desempenham um papel muito importante no controle de robôs. Por causa dos sensores, os robôs têm a mesma percepção humana e capacidade de resposta. Portanto, os robôs podem substituir ou auxiliar os humanos em todos os tipos de trabalho. Qualquer trabalho chato, perigoso, tóxico e prejudicial pode ser mostrado por robôs. Além de serem amplamente utilizados na indústria de manufatura, os robôs também são usados na exploração e desenvolvimento de recursos, assistência em desastres, serviços médicos, entretenimento doméstico, militar e aeroespacial. Os robôs são importantes equipamentos de produção e serviços para indústrias industriais e não industriais, e também são equipamentos de automação indispensáveis para a tecnologia de fabricação avançada. Este artigo é principalmente para uma introdução simples de sensores ultrassônicos na aplicação da máquina.


Os sensores ultrassônicos são um dos sensores mais usados para evitar obstáculos e variam em robôs móveis. Ao mesmo tempo, também é usado para medir a distância do objeto. Primeiro, o sensor ultrassônico emitirá um conjunto de ondas sonoras de alta freqüência, geralmente de 40 a 45KHz. Quando a onda sonora encontra o objeto, ele será devolvido e aceito. Ao calcular o tempo do som até o retorno da onda sonora, multiplique pela velocidade da onda sonora no meio (344 m / s, no ar). O valor da distância do objeto em relação ao sensor pode ser obtido. Em aplicações práticas, para a aplicação do robô, o sensor ultrassônico é utilizado principalmente para detectar a distância do objeto e a orientação em relação ao sensor, para que a ação de evitar obstáculos possa ser realizada. O ideal é um retângulo, que não só pode obter com precisão o valor da distância do objeto, mas também obter com precisão o valor de orientação, que está diretamente na frente. Mas, na realidade, o feixe do ultra-som tem um feixe amplo e um feixe estreito, dependendo da aplicação. Se o objeto que está sendo detectado estiver no ângulo adequado, o sensor ultrassônico obterá o resultado correto do teste. No entanto, se o ângulo do objeto medido for desviado, o resultado da medição do sensor conterá um erro. Erros que podem ocorrer incluem erros triangulares, reflexões especulares, múltiplas reflexões e similares. Portanto, quando o sensor é montado no robô, ele não deve estar muito próximo do solo, muito próximo do sinal de interferência, e é fácil tratar o obstáculo que pode ser derrubado como um obstáculo intransponível. A distância entre as duas sondas do sensor não deve estar muito longe ou muito próxima, muito longe o erro de medição é muito grande, o sinal de crosstalk muito próximo é muito forte.


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No uso de sensores ultra-sônicos, os seguintes problemas devem ser considerados: Primeiro, a maioria dos sensores ultrassônicos opera a uma freqüência de 40-45 Khz, excedendo em muito a faixa de freqüência que pode ser ouvida pelo ouvido humano. No entanto, o ambiente circundante produz, por vezes, ruído de frequência semelhante. Esses ruídos podem afetar os resultados de medição do sensor ultrassônico. Neste momento, pode ser resolvido pela codificação das ondas ultrassônicas transmitidas, como a transmissão de um conjunto de ondas sonoras de diferentes comprimentos, e o cálculo da distância é realizado somente quando a sonda detecta a mesma onda sonora combinada. Isso pode efetivamente evitar a leitura errada causada pelo ruído ambiental. Em segundo lugar, quando múltiplos sensores ultra-sônicos trabalham juntos, também é necessário prestar atenção à precisão dos resultados da medição devido à reflexão das ondas sonoras. Esse efeito pode ser eliminado pelo projeto cuidadoso da posição do sensor ultrassônico e seus próprios indicadores de desempenho. O tamanho do último objeto medido também terá um certo impacto na capacidade de detecção do sensor ultrassônico. De um modo geral, para o mesmo sensor ultrassônico, quanto maior o volume do objeto medido, maior será o eco ultrassônico refletido e mais distante será a distância de detecção correspondente. Por outro lado, quando o objeto medido é pequeno, a distância de detecção do sensor ultrassônico será relativamente próxima.


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