Einführung:
Heutzutage verwenden viele Branchen Roboter aufgrund ihrer hohen Leistung und Zuverlässigkeit, was eine große Hilfe für den Menschen ist. Die Hindernisvermeidungsrobotik dient zum Erkennen von Hindernissen und zum Vermeiden der Kollision. Dies ist ein autonomer Roboter. Das Design des Hindernisvermeidungsroboters erfordert die Integration vieler Sensoren entsprechend ihrer Aufgabe.
Die Hinderniserkennung ist die Hauptanforderung dieses autonomen Roboters. Der Roboter erhält die Informationen aus der Umgebung über am Roboter montierte Sensoren. Einige zur Hinderniserkennung verwendete Erfassungsvorrichtungen wie Stoßsensoren, Infrarotsensoren, Ultraschallsensoren usw. Der Ultraschallsensor eignet sich am besten zur Hinderniserkennung, ist kostengünstig und verfügt über eine hohe Reichweite.
Hindernisvermeidung Roboterfahrzeug
Arbeitsprinzip:
Die Hindernisvermeidung Roboterfahrzeug verwendet Ultraschallsensoren für seine Bewegungen. Ein Mikrocontroller aus 8051 Familien wird verwendet, um den gewünschten Betrieb zu erreichen. Die Motoren sind über den Motortreiber-IC mit dem Mikrocontroller verbunden. Der Ultraschallsensor ist vor dem Roboter angebracht.
Immer wenn der Roboter den gewünschten Weg einschlägt, sendet der Ultraschallsensor die Ultraschallwellen kontinuierlich von seinem Sensorkopf. Immer wenn ein Hindernis vor ihm liegt, werden die Ultraschallwellen von einem Objekt reflektiert und diese Informationen werden an den Mikrocontroller weitergeleitet. Der Mikrocontroller steuert die Motoren links, rechts, hinten und vorne basierend auf Ultraschallsignalen. Zur Steuerung der Drehzahl jedes Motors wird eine Pulsweitenmodulation (PWM) verwendet.
Blockdiagramm Hindernisvermeidung Roboterfahrzeug
Verschiedene Sensoren zur Vermeidung von Hindernissen Roboterfahrzeug
1. Hinderniserkennung (IR-Sensor):
Die IR-Sensoren werden zur Hinderniserkennung verwendet. Das Sensorausgangssignal wird an den Mikrocontroller gesendet. Der Mikrocontroller steuert das Fahrzeug (vorwärts / rückwärts / Stopp) mithilfe des Gleichstrommotors, der sich im Fahrzeug befindet. Wenn ein Hindernis in Reihe gestellt wird, empfängt der IR-Sensor die Lichtstrahlen nicht und gibt Signale an den Mikrocontroller. Der Mikrocontroller stoppt das Fahrzeug sofort und die Sirene leuchtet auf. Nach einer Minute überprüft der Roboter den Pfadstatus, wenn ein Hindernis entfernt wird. Der Roboter bewegt sich weit, andernfalls kehrt der Roboter zurück, um den Startplatz zu bewegen. Der Sensor erkennt Objekte, indem er einen kurzen Ultraschallstoß aussendet und dann auf das Öko wartet. Unter der Steuerung eines Host-Mikrocontrollers sendet der Sensor eine kurze Explosion von 40 kHz aus. Diese Explosion wagt sich oder bewegt sich durch die Luft, trifft einen Gegenstand und prallt danach erneut zum Sensor. Der Sensor liefert dem Host einen Ausgangsimpuls, der endet, wenn das Echo erfasst wird. Daher wird die Breite eines Impulses zum nächsten von einem Programm in die Berechnung einbezogen, um Ergebnisse in einer Entfernung des Objekts bereitzustellen.
2. Pfaderkennung (Näherungssensor):
Die normale Ursache ist, dass beide Sensoren, die die Richtlinien angeben, und der Roboter dem geraden Weg folgen. Wenn die Linie zu diesem Zeitpunkt endet, kehrt der Roboter bei 180 um und dreht dieselbe Stelle zurück.
Online sein
Die Näherungssensoren dienen zur Pfaderkennung. Wenn der rechte Sensor in der Kurvenlinie nicht erkannt wird, aktiviert der Mikrocontroller den linken Motor, um nach links zu drehen, bis das Signal vom rechten Sensor kommt. Sobald das Signal am rechten Sensor erkannt wird, werden die beiden Motoren aktiviert, um vorwärts zu fahren. Wenn die Linie zu diesem Zeitpunkt endet, kehrt der Roboter bei 180 um und dreht dieselbe Stelle zurück.
Die Linie verlieren
3. Ultraschallsensor:
Der Ultraschallsensor dient zur Hinderniserkennung. Der Ultraschallsensor sendet die Ultraschallwellen von seinem Sensorkopf und empfängt erneut die von einem Objekt reflektierten Ultraschallwellen.
Es gibt viele Anwendungen, bei denen Ultraschallsensoren wie Anweisungsalarmsysteme, automatische Türöffner usw. verwendet werden. Der Ultraschallsensor ist sehr kompakt und weist eine sehr hohe Leistung auf.
Allgemeines Diagramm des Ultraschallsensors
Arbeitsprinzip:
Der Ultraschallsensor sendet das Kurz- und Hochfrequenzsignal aus. Diese breiten sich mit Schallgeschwindigkeit in der Luft aus. Wenn sie auf ein Objekt treffen, reflektieren sie ein Echosignal an den Sensor. Der Ultraschallsensor besteht aus einem Multivibrator, der an der Basis befestigt ist. Der Multivibrator ist eine Kombination aus Resonator und Vibrator. Der Resonator liefert Ultraschallwellen, die durch die Vibration erzeugt werden. Der Ultraschallsensor besteht aus zwei Teilen, dem Emitter, der eine 40-kHz-Schallwelle erzeugt, und dem Detektor, der eine 40-kHz-Schallwelle erfasst und ein elektrisches Signal an den Mikrocontroller zurücksendet.
Ultraschall-Arbeitsprinzip
Der Ultraschallsensor ermöglicht es dem Roboter, ein Objekt virtuell zu sehen und zu erkennen, Hindernissen auszuweichen und Entfernungen zu messen. Der Betriebsbereich des Ultraschallsensors beträgt 10 cm bis 30 cm.
Bedienung des Ultraschallsensors:
Wenn ein elektrischer Hochspannungsimpuls an den Ultraschallwandler angelegt wird, vibriert er über ein bestimmtes Frequenzspektrum und erzeugt einen Schallwellenstoß. Immer wenn ein Hindernis vor dem Ultraschallsensor liegt, werden die Schallwellen in Form eines Echos reflektiert und erzeugen einen elektrischen Impuls. Es berechnet die Zeit zwischen dem Senden von Schallwellen und dem Empfangen des Echos. Die Echomuster werden mit den Mustern der Schallwellen verglichen, um den Zustand des erkannten Signals zu bestimmen.
Hinweis: Der Ultraschallempfänger muss das Signal vom Ultraschallsender erfassen, während die Sendewellen auf das Objekt treffen. Die Kombination dieser beiden Sensoren ermöglicht es dem Roboter, das Objekt auf seinem Weg zu erkennen. Der Ultraschallsensor ist vor dem Roboter angebracht und dieser Sensor hilft dem Roboter auch, durch die Halle eines Gebäudes zu navigieren.
Anwendungen des Ultraschallsensors:
- Automatische Umschaltung von Verkehrssignalen
- Einbruchmeldeanlage
- Zählinstrumente Zugangsschalter Parkuhren
- Zurück Sonar von Automobilen
Merkmale des Ultraschallsensors:
- Kompakt und leicht
- Hohe Empfindlichkeit und hoher Druck
- Hohe Zuverlässigkeit
- Stromverbrauch von 20mA
- Puls-In / Out-Kommunikation
- Enger Akzeptanzwinkel
- Bietet genaue Schätzungen der berührungslosen Trennung innerhalb von 2 cm bis 3 m
- Die Explosionspunkt-LED zeigt Schätzungen im Fortschritt an
- Der 3-polige Header erleichtert das Anschließen über eine Servo-Entwicklungsverbindung
Anwendungen des Roboterfahrzeugs zur Vermeidung von Hindernissen:
- Besonders militärische Anwendungen
- Es kann für Stadtkriege verwendet werden
Jetzt haben Sie eine klare Vorstellung vom Konzept des Roboterfahrzeugs mit einem Ultraschallsensor zur Hinderniserkennung, wenn Sie weitere Fragen zu diesem Thema oder zum Konzept der elektrischen und elektronischen Projekte haben.
Fotokredit:
- Allgemeines Diagramm des Ultraschallsensors von Letsmakerobots
- Funktionsprinzip des Ultraschallsensors von Microsonic
