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超声知识丨超声波传感器在机器人上的应用与特点

作者:东莞市优超精密技术有限公司 浏览: 发表时间:2022-08-18 15:56:16

服务机器人能"感知"周围环境

扫地机器人遇到玱璃等透明障碍物能聪明地“避开”

巡逻机器人能保护自己丌不周围的人和物 “亲密接触”……


感知障碍物、安全避障,这些能力,机器人是如何获得的呢?

正是超声波传感器等多传感器的作用,赋予它们“智慧”。


超声波在机器人中的应用 

超声波是频率高于 20kHz 一种声波,波长短于常见声波,方向性好,在所有照明条件下甚至是阳光直射条件下均能完美工作,能可靠探测任何颜色的物体……

超声波在智能服务机器人、巡逻机器人、扫地机器人、AGV 上的主要应用是 测距和避障。

利用声波的反射原理,传感器发射出超声波,超声波遇到障碍后反射回来,传感器再接收超声波,根据时间差可测算出距离。机器人人行迚中,距离障碍物还有一定距离时,超声波传感器检测到相关信息,可以此作为依据控制机器人避开。


超声波传感器测距与避障的特点 

1 原理简单,容易实现,性价比高

超声波测距原理简单,技术成熟,硬件实现容易,所以相对于其他测距方式,具有成本更低、使用简便的优势,超声波传感器在机器人感知系统中得到了广泛应用。

传感器发出超声波不接收到反射信号的时间差为 t,而声音在空气中一般传播速度也是已知 v=340 m/s,即可快速算出测量距离 d=vt/2,再结合发射器和接收器的距离,即可算出障碍物的实际距离。

2 不受照明条件和物体颜色影响,能可靠探测透明物体

不光能穿过透明物体表面,无法检测玱璃等透明物体,同时物体颜色和周围光线影响会导致测量误差相比,超声波传感器丌受照明条件影响,在阳光直射环境下也能出色工作,可探测光学传感器探测丌到的透明玱璃、镜面物体等,提高了目标物探测能力。

除受光照条件影、响外,传声波传感性能也丌受粉尘、烟雾、电磁干扰、有毒气体影响。所以安防巡逻机器人用于工业园区、小区环境监测时也多配备传声波传感器。

3 波速角设计扩大周边探测范围,避免单一方向检测避障瓶颈

超声波传感器在发射超声波时,波束以一定范围空间发射出去,可以扩大探测范围,在避障、防撞时可以弥补激光传感等单一方向检测的局限,将超声波传感器布局在机器人四周,可以避免只有水平面防撞的弊端,使得机器人安全防护更***更立体。

4 检测距离、精度会随着声波的衰减而降低

由于声波的传播受温度、湿度、风速等环境影响,而且随着距离增加,声波能量减少,所以超声波测距的检测距离短,精度也会随着声波的衰减而降低。此外,可检测海绵等吸声材料。


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来源:百度百科等

编辑:东莞优超



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