Εισαγωγή:
Σήμερα, πολλές βιομηχανίες χρησιμοποιούν ρομπότ λόγω του υψηλού επιπέδου απόδοσης και αξιοπιστίας τους και αυτό είναι μια μεγάλη βοήθεια για τα ανθρώπινα όντα. Η ρομποτική αποφυγής εμποδίων χρησιμοποιείται για την ανίχνευση εμποδίων και την αποφυγή σύγκρουσης. Αυτό είναι ένα αυτόνομο ρομπότ. Ο σχεδιασμός του ρομπότ αποφυγής εμποδίων απαιτεί την ενσωμάτωση πολλών αισθητήρων ανάλογα με το έργο τους.
Η ανίχνευση εμποδίων είναι η κύρια απαίτηση αυτού του αυτόνομου ρομπότ. Το ρομπότ λαμβάνει τις πληροφορίες από τη γύρω περιοχή μέσω τοποθετημένων αισθητήρων στο ρομπότ. Ορισμένες συσκευές ανίχνευσης που χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση εμποδίων, όπως αισθητήρες πρόσκρουσης, αισθητήρες υπερύθρων, αισθητήρες υπερήχων, κ.λπ. Ο αισθητήρας υπερήχων είναι πιο κατάλληλος για την ανίχνευση εμποδίων και έχει χαμηλό κόστος και έχει υψηλή ικανότητα εμβέλειας.
Ρομποτικό όχημα αποφυγής εμποδίων
Αρχή λειτουργίας:
Η αποφυγή εμποδίων ρομποτικό όχημα χρησιμοποιεί αισθητήρες υπερήχων για τις κινήσεις του. Ένας μικροελεγκτής 8051 οικογενειών χρησιμοποιείται για την επίτευξη της επιθυμητής λειτουργίας. Οι κινητήρες συνδέονται μέσω του IC του οδηγού του κινητήρα στον μικροελεγκτή. Ο αισθητήρας υπερήχων είναι τοποθετημένος μπροστά από το ρομπότ.
Κάθε φορά που το ρομπότ πηγαίνει στην επιθυμητή διαδρομή, ο αισθητήρας υπερήχων μεταδίδει συνεχώς τα υπερηχητικά κύματα από την κεφαλή του αισθητήρα. Κάθε φορά που ένα εμπόδιο έρχεται μπροστά του, τα υπερηχητικά κύματα αντανακλώνται από ένα αντικείμενο και οι πληροφορίες διαβιβάζονται στον μικροελεγκτή. Ο μικροελεγκτής ελέγχει τους κινητήρες αριστερά, δεξιά, πίσω, εμπρός, με βάση υπερηχητικά σήματα. Για τον έλεγχο της ταχύτητας κάθε διαμόρφωσης πλάτους παλμού κινητήρα χρησιμοποιείται (PWM).
Διάγραμμα μπλοκ Ρομποτικό όχημα αποφυγής εμποδίων
Διαφορετικοί αισθητήρες που χρησιμοποιούνται για την αποφυγή εμποδίων Ρομποτικό όχημα
1. Ανίχνευση εμποδίων (αισθητήρας IR):
Οι αισθητήρες IR χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση εμποδίων. Το σήμα εξόδου του αισθητήρα στέλνει στον μικροελεγκτή. Ο μικροελεγκτής ελέγχει το όχημα (εμπρός / πίσω / στάση) χρησιμοποιώντας τον κινητήρα DC που είναι τοποθετημένος στο όχημα. Εάν κάποιο εμπόδιο τοποθετηθεί εν σειρά, ο αισθητήρας IR δεν λαμβάνει τις ακτίνες φωτός και δίνει σήματα στον μικροελεγκτή. Ο μικροελεγκτής θα σταματήσει αμέσως το όχημα και η σειρήνα θα ανάψει. Μετά από ένα λεπτό, το ρομπότ θα ελέγξει την κατάσταση της διαδρομής εάν αφαιρεθεί ένα εμπόδιο, το ρομπότ κινείται πολύ αλλιώς το ρομπότ θα επιστρέψει στην αρχική του θέση. Ο αισθητήρας ανιχνεύει αντικείμενα εκπέμποντας μια μικρή υπερηχητική ριπή και μετά ακούγοντας το eco. Υπό τον έλεγχο ενός μικροελεγκτή κεντρικού υπολογιστή, ο αισθητήρας εκπέμπει μια σύντομη έκρηξη 40 kHz. Αυτή η έκρηξη ξεκινά ή ταξιδεύει μέσω του αέρα χτυπά ένα άρθρο και μετά από αυτό αναπηδά ξανά στον αισθητήρα. Ο αισθητήρας παρέχει έναν παλμό εξόδου στον κεντρικό υπολογιστή που θα τερματιστεί όταν ανιχνευθεί η ηχώ, επομένως το πλάτος του ενός παλμού στον επόμενο λαμβάνεται υπόψη στον υπολογισμό από ένα πρόγραμμα για να παρέχει αποτελέσματα σε απόσταση του αντικειμένου.
δύο. Ανίχνευση διαδρομής (αισθητήρας εγγύτητας):
Η φυσιολογική αιτία και οι δύο αισθητήρες δίνουν τις οδηγίες και το ρομπότ το ακολουθεί κατευθείαν στην πορεία. Όταν η γραμμή τελειώνει εκείνη τη στιγμή, το ρομπότ αντιστρέφεται στα 180 και γυρίζει πίσω στην ίδια θέση.
Όντας on-line
Οι αισθητήρες εγγύτητας χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση διαδρομής. Όταν ο σωστός αισθητήρας δεν ανιχνεύεται στη γραμμή καμπύλης, ο μικροελεγκτής ενεργοποιεί τον αριστερό κινητήρα για να στρίψει αριστερά μέχρι το σήμα από τον δεξιό αισθητήρα. Μόλις το σήμα ανιχνευθεί σωστός αισθητήρας, οι δύο κινητήρες ενεργοποιούνται για να προχωρήσουν. Όταν η γραμμή τελειώνει εκείνη τη στιγμή, το ρομπότ αντιστρέφεται στα 180 και γυρίζει πίσω στην ίδια θέση.
Χάνοντας τη γραμμή
3. Αισθητήρας υπερήχων:
Ο αισθητήρας υπερήχων χρησιμοποιείται για την ανίχνευση εμποδίων. Ο αισθητήρας υπερήχων μεταδίδει τα υπερηχητικά κύματα από την κεφαλή του αισθητήρα και λαμβάνει και πάλι τα υπερηχητικά κύματα που ανακλάται από ένα αντικείμενο.
Υπάρχουν πολλές εφαρμογές που χρησιμοποιούν αισθητήρες υπερήχων, όπως συστήματα συναγερμού εντολών, αυτόματα ανοίγματα θυρών κ.λπ. Ο αισθητήρας υπερήχων είναι πολύ συμπαγής και έχει πολύ υψηλή απόδοση.
Γενικό διάγραμμα υπερήχων αισθητήρα
Αρχή λειτουργίας:
Ο αισθητήρας υπερήχων εκπέμπει σήμα μικρής και υψηλής συχνότητας. Αυτά διαδίδονται στον αέρα με την ταχύτητα του ήχου. Εάν χτυπήσουν οποιοδήποτε αντικείμενο, τότε αντανακλούν ένα σήμα ηχούς στον αισθητήρα. Ο αισθητήρας υπερήχων αποτελείται από έναν πολύ δονητή, στερεωμένο στη βάση. Το multivibrator είναι ένας συνδυασμός αντηχείου και δονητή. Ο συντονιστής παρέχει υπερηχητικό κύμα που παράγεται από τη δόνηση. Ο αισθητήρας υπερήχων αποτελείται από δύο μέρη του πομπού που παράγει ηχητικό κύμα 40 kHz και ο ανιχνευτής ανιχνεύει ηχητικό κύμα 40 kHz και στέλνει ένα ηλεκτρικό σήμα πίσω στον μικροελεγκτή.
Αρχή εργασίας υπερήχων
Ο αισθητήρας υπερήχων επιτρέπει στο ρομπότ να βλέπει και να αναγνωρίζει ουσιαστικά ένα αντικείμενο, να αποφεύγει εμπόδια, να μετρά την απόσταση. Το εύρος λειτουργίας του αισθητήρα υπερήχων είναι 10 cm έως 30 cm.
Λειτουργία του αισθητήρα υπερήχων:
Όταν ένας ηλεκτρικός παλμός υψηλής τάσης εφαρμόζεται στον μετατροπέα υπερήχων, δονείται σε ένα συγκεκριμένο φάσμα συχνοτήτων και δημιουργεί μια έκρηξη ηχητικών κυμάτων. Κάθε φορά που υπάρχει εμπόδιο μπροστά από τον αισθητήρα υπερήχων, τα ηχητικά κύματα θα αντανακλούν με τη μορφή ηχούς και παράγει ηλεκτρικό παλμό. Υπολογίζει το χρόνο που απαιτείται για την αποστολή ηχητικών κυμάτων και τη λήψη της ηχούς. Τα μοτίβα ηχούς θα συγκριθούν με τα μοτίβα ηχητικών κυμάτων για να προσδιοριστεί η κατάσταση του εντοπισμένου σήματος.
Σημείωση: Ο υπερηχητικός δέκτης ανιχνεύει σήμα από τον υπερηχητικό πομπό ενώ τα κύματα εκπομπής χτυπούν πάνω στο αντικείμενο. Ο συνδυασμός αυτών των δύο αισθητήρων θα επιτρέψει στο ρομπότ να εντοπίσει το αντικείμενο στη διαδρομή του. Ο αισθητήρας υπερήχων είναι τοποθετημένος μπροστά από το ρομπότ και αυτός ο αισθητήρας θα βοηθήσει επίσης το ρομπότ να περιηγηθεί στην αίθουσα οποιουδήποτε κτηρίου.
Εφαρμογές υπερήχων αισθητήρα:
- Αυτόματη αλλαγή των σημάτων κυκλοφορίας
- Σύστημα συναγερμού εισβολέα
- Μετρητές διακόπτες πρόσβασης διακόπτες μετρητές στάθμευσης
- Πίσω σόναρ αυτοκινήτων
Χαρακτηριστικά του υπερηχητικού αισθητήρα:
- Μικρό και ελαφρύ
- Υψηλή ευαισθησία και υψηλή πίεση
- Υψηλή αξιοπιστία
- Κατανάλωση ισχύος 20mA
- Παλμική επικοινωνία εισόδου / εξόδου
- Στενή γωνία αποδοχής
- Παρέχει ακριβείς εκτιμήσεις διαχωρισμού χωρίς επαφή εντός 2cm έως 3m
- Το LED σημείου έκρηξης δείχνει εκτιμήσεις στην πρόοδο
- Η κεφαλίδα 3 ακίδων καθιστά απλή τη σύνδεση χρησιμοποιώντας έναν σύνδεσμο ανάπτυξης σερβο
Εφαρμογές του ρομποτικού οχήματος αποφυγής εμποδίων:
- Ειδικά στρατιωτικές εφαρμογές
- Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για πόλεμους πόλεων
Τώρα πήρε ξεκάθαρα μια ιδέα σχετικά με την έννοια του ρομποτικού οχήματος που χρησιμοποιεί έναν υπερηχητικό αισθητήρα ανίχνευσης εμποδίων, εάν υπάρχουν περαιτέρω απορίες σχετικά με αυτό το θέμα ή την έννοια των ηλεκτρικών και ηλεκτρονικών έργων, αφήστε τα σχόλια παρακάτω.
Δικαιώματα φωτογραφίας:
- Γενικό διάγραμμα υπερήχων αισθητήρα από Letsmakerobots
- Αρχή εργασίας υπερήχων αισθητήρα από Μικροσκοπική
