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测距与避障,机器人的智慧,有一份来自超声波传感

作者:东莞市优超精密技术有限公司 浏览: 发表时间:2022-08-18 16:30:02

服务机器人能"感知"周围环境

扫地机器人遇到玻璃等透明障碍物能聪明地“避开”

巡逻机器人能保护自己不与周围的人和物 “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”。

超声波传感器在机器人中的应用

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、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。机器人人行进中,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。

传感器发出超声波与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。

超声波测距原理图

2不受照明条件和物体颜色影响,能可靠探测透明物体

与光能穿过透明物体表面,无法检测玻璃等透明物体,同时物体颜色和周围光线影响会导致测量误差相比,超声波传感器不受照明条件影响,在阳光直射环境下也能出色工作,可探测任何颜色物体,包括透明玻璃、镜面物体等,提高了目标物探测能力。

除不受光照条件影、响外,传声波传感性能也不受粉尘、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。

超声波传感器能检测到光学传感器检测不到的透明物


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,不可检测海绵等吸声材料。


优超10*7超声波传感器特点

在精度和其他性能上,东莞优超精密的10*7超声波传感器,可以实现厘米级精准测距,以及毫米级分辨率。但其尺寸大小仅为常见同类产品的1/3,小尺寸,可以集成到紧凑型的消费品中,是扫地机器人、家庭教育机器人等小型智能服务机器人一个很好的选择。

在重量上,常见传感器的一般在5g左右,而优超精密10*7超声波传感器重量仅3.7克,轻量化有利于机器人的续航时长,尤其是对每一克重量都有可能影响其飞行时长的无人机而言。

设计上,它采用I2C/IO双通讯方式设计,防呆PCB定位设计,Type-C定制接口,多重保障加持,性能稳定可为STEAM教育、创客教育、机器人大赛使用提供优选方案。



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