Robot tự hành tránh vật cản & nguyên lý hoạt động

Uniduc JSC - 2021-01-20 21:00:56 | 540 lượt xem

Mục lục

Hiện nay, nhiều ngành công nghiệp đang sử dụng robot do chúng có mức độ hiệu suất và độ tin cậy cao. Ngoài ra, chúng còn là sự trợ giúp đắc lực cho con người. Robot tự hành tránh vật cản là một robot tự động được sử dụng để phát hiện vật cản và tránh va chạm. Việc thiết kế thiết bị này cần tích hợp nhiều cảm biến tùy theo nhiệm vụ của chúng.

Yêu cầu chính của robot này là phát hiện chướng ngại vật. Chúng sẽ lấy thông tin từ khu vực xung quanh thông qua các cảm biến. Một số thiết bị cảm biến được sử dụng để phát hiện chướng ngại vật như cảm biến va chạm, cảm biến hồng ngoại, cảm biến siêu âm,... Cảm biến siêu âm phù hợp nhất để phát hiện chướng ngại vật và nó có giá thành thấp và khả năng thay đổi cao.

I. Nguyên lý hoạt động của robot tự hành tránh vật cản.

Robot tránh vật cản sử dụng cảm biến siêu âm cho các chuyển động của nó. Một bộ vi điều khiển thuộc họ 8051 được sử dụng để đạt được hoạt động mong muốn. Các động cơ được kết nối thông qua IC điều khiển động cơ với bộ vi điều khiển. Cảm biến siêu âm được gắn phía trước robot.

Khi robot đang đi trên con đường mong muốn, cảm biến siêu âm sẽ truyền sóng siêu âm liên tục từ đầu cảm biến của nó. Bất cứ khi nào có chướng ngại vật ở phía trước nó, sóng siêu âm sẽ được phản xạ từ một vật thể và thông tin đó được chuyển đến bộ vi điều khiển. Bộ vi điều khiển điều khiển động cơ trái, phải, sau, trước, dựa trên tín hiệu siêu âm. Để điều khiển tốc độ của mỗi động cơ điều chế độ rộng xung được sử dụng (PWM).

Robot tự hành tránh vật cản được sử dụng trong các ứng dụng quân sự hoặc chiến tranh trong thành phố.

II. Các loại cảm biến được sử dụng để tránh vật cản cho robot.

1. Phát hiện chướng ngại vật (cảm biến hồng ngoại).

Các cảm biến IR được sử dụng để phát hiện chướng ngại vật. Tín hiệu đầu ra của cảm biến sẽ gửi đến bộ vi điều khiển. Bộ vi điều khiển sẽ điều khiển xe (tiến / lùi / dừng) bằng cách sử dụng động cơ DC được đặt trong xe. Nếu có bất kỳ vật cản nào, cảm biến IR không thể nhận tia sáng và đưa tín hiệu đến bộ vi điều khiển. Bộ vi điều khiển sẽ dừng xe ngay lập tức và còi báo động sẽ bật. Sau một phút, robot sẽ kiểm tra trạng thái đường đi nếu chướng ngại vật được loại bỏ, robot sẽ di chuyển xa để quay trở lại nơi xuất phát. Cảm biến phát hiện vật thể bằng cách phát ra một vụ nổ siêu âm ngắn và sau đó lắng nghe môi trường. Dưới sự điều khiển của vi điều khiển chủ, cảm biến phát ra một tiếng nổ ngắn 40 kHz. Vụ nổ này gây nổ hoặc di chuyển trong không khí chạm vào một bài báo và sau đó một lần nữa dội lại vào cảm biến. Cảm biến cung cấp một xung đầu ra cho máy chủ sẽ kết thúc khi phát hiện thấy tiếng vọng; do đó độ rộng của một xung tới xung tiếp theo được chương trình tính toán để đưa ra kết quả về khoảng cách của đối tượng.

2. Phát hiện đường đi (cảm biến tiệm cận).

Nguyên nhân bình thường là cả hai cảm biến đưa ra hướng dẫn và robot tuân theo nó đi thẳng trên đường. Khi dòng kết thúc robot sẽ quay ngược lại 180 và trở về chỗ cũ. Các cảm biến khoảng cách được sử dụng để phát hiện đường đi. Khi cảm biến bên phải không được phát hiện trong đường cong, bộ vi điều khiển sẽ kích hoạt động cơ bên trái để rẽ trái cho đến khi có tín hiệu từ cảm biến bên phải. Khi tín hiệu được phát hiện bên phải cảm biến, hai động cơ được kích hoạt để đi tiếp. Khi dòng kết thúc robot sẽ quay ngược lại 180 và trở về chỗ cũ.

3. Cảm biến siêu âm.

Cảm biến siêu âm được sử dụng để phát hiện chướng ngại vật. Cảm biến siêu âm truyền sóng siêu âm từ đầu cảm biến của nó và một lần nữa nhận sóng siêu âm phản xạ từ một vật thể.

Có rất nhiều ứng dụng sử dụng cảm biến siêu âm như hệ thống cảnh báo chỉ dẫn, mở cửa tự động,... Cảm biến siêu âm rất nhỏ gọn và có hiệu suất rất cao.

III. Nguyên lý hoạt động của cảm biến siêu âm trong robot tự hành tránh vật cản.

Cảm biến siêu âm phát ra tín hiệu tần số cao và ngắn. Chúng truyền trong không khí với vận tốc âm thanh. Nếu chúng va vào bất kỳ vật thể nào, thì chúng sẽ phản xạ tín hiệu tiếng vọng đến cảm biến. Cảm biến siêu âm bao gồm một multivibrator, được gắn cố định vào đế. Multivibrator là sự kết hợp của một bộ cộng hưởng và một bộ rung. Bộ cộng hưởng mang lại sóng siêu âm do rung động tạo ra. Cảm biến siêu âm bao gồm hai phần; bộ phát tạo ra sóng âm thanh 40 kHz và bộ phát hiện phát hiện sóng âm thanh 40 kHz và gửi tín hiệu điện trở lại bộ vi điều khiển.

Cảm biến siêu âm cho phép robot hầu như nhìn thấy và nhận ra một vật thể, tránh chướng ngại vật, đo khoảng cách. Phạm vi hoạt động của cảm biến siêu âm là 10 cm đến 30 cm.

Hoạt động của cảm biến siêu âm

Khi một xung điện có điện áp cao được áp dụng cho đầu dò siêu âm, nó sẽ rung trên một phổ tần số cụ thể và tạo ra một loạt sóng âm thanh. Bất cứ khi nào có bất kỳ chướng ngại vật nào đi trước cảm biến siêu âm, sóng âm thanh sẽ phản xạ dưới dạng tiếng vang và tạo ra xung điện. Nó tính toán thời gian từ khi gửi sóng âm đến khi nhận được tiếng vọng. Các mẫu tiếng vọng sẽ được so sánh với các mẫu sóng âm thanh để xác định tình trạng của tín hiệu được phát hiện.

Lưu ý: Máy thu siêu âm phải phát hiện tín hiệu từ máy phát siêu âm trong khi sóng truyền đến đối tượng. Sự kết hợp của hai cảm biến này sẽ cho phép robot phát hiện đối tượng trên đường đi của nó. Cảm biến siêu âm được gắn phía trước robot và cảm biến đó cũng sẽ giúp robot điều hướng qua sảnh của bất kỳ tòa nhà nào.

Ứng dụng của cảm biến siêu âm

  • Tự động thay đổi các tín hiệu giao thông

  • Hệ thống báo động kẻ xâm nhập

  • Công cụ đếm công tắc truy cập công tắc bãi đậu xe

  • Back sonar của ô tô

Đặc điểm của cảm biến siêu âm

  • Nhỏ gọn và nhẹ

  • Độ nhạy cao và áp suất cao

  • Độ tin cậy cao

  • Công suất tiêu thụ 20mA

  • Giao tiếp xung vào / ra

  • Góc chấp nhận hẹp

  • Cung cấp ước tính phân tách chính xác, không tiếp xúc trong vòng từ 2cm đến 3m

  • Đèn LED điểm nổ hiển thị các ước tính trong tiến trình

  • Đầu cắm 3 chân giúp kết nối đơn giản bằng cách sử dụng liên kết phát triển servo

Với những thông tin mà Uniduc vừa chia sẻ về robot tự hành tránh vật cản, chúng tôi hy vọng bạn đã hiểu rõ hơn về thiết bị này. Hãy tiếp tục theo dõi trang tin tức của chúng tôi để cập nhật các thông tin bổ ích khác.

Mời bạn có thể tham gia cộng đồng robotic để đặt câu hỏi cũng như tìm hiểu về robot.

Bạn hãy đăng kí kênh Youtube của Uniduc để xem được tin tức những robot mới nhất của Uniduc nghiên cứu phát triển TẠI ĐÂY

Chúc bạn thành đạt trong công việc và hạnh phúc trong cuộc sống!

UNIDUC - Chuyên Dây Chuyền Sản Xuất Khẩu Trang Y tế, Robot.

Địa chỉ: 22 Đường 54, Thảo Điền, Quận 2, TP Hồ Chí Minh, Việt Nam

Hotline Tư Vấn Miễn Phí: 089 6688 629 (Mr Đức)

Email:  [email protected]

Website: https://uniduc.com/vi/

Đăng kí nhận tin mới



Đánh giá bài viết

0%

0 Tổng người đánh giá
5
0%
4
0%
3
0%
2
0%
1
0%