کاربرد سنسور اولتراسونیک در مسیریابی خودکار ربات

موقعیت یابی و ناوبری مستقل ربات سنسور سطح اولتراسونیک ساده است، اما برای دستیابی به ناوبری خودکار واقعی باید بر اساس ترکیبی از داده های نقشه + الگوریتم باشد. ناوبری ربات را می توان به سه بخش، شامل موقعیت یابی، نقشه برداری و کنترل حرکت تقسیم کرد. آنچه ناوبری مستقل باید حل کند، تعامل مستقل بین ربات های هوشمند متحرک و محیط است، به ویژه حرکت خودکار نقطه به نقطه، که نیاز به پشتیبانی فنی بیشتری دارد.

همانطور که همه ما می دانیم، مورچه ها و زنبورها دریانوردان عالی در قلمرو حیوانات هستند. مورچه‌های صحرا می‌توانند در شرایط سخت بالای 60 درجه سانتیگراد علوفه کنند و زنده بمانند. در این محیط شدید، آنها نمی توانند مانند سایر مورچه ها از فرمون برای ردیابی مسافت طولانی خود تا لانه استفاده کنند. در عوض، آنها از یک محاسبه بیولوژیکی به نام ادغام مسیر استفاده می کنند. آن‌ها از قطب‌نمای روشنایی آسمان استفاده می‌کنند (روش مشاهده روشنایی و رنگ آسمان با انسان‌ها و محرک‌های اندازه‌شناختی برای تخمین موقعیت فعلی بسیار متفاوت است. ادغام مسیر را می‌توان نه تنها برای بازگشت ایمن به لانه، بلکه برای کمک به یادگیری به اصطلاح حافظه برداری استفاده کرد. نشان داده شده است که این حافظه‌ها برای مورچه‌ها و زنبورها برای تولید قابلیت‌های ناوبری هدفمند کافی است. مبدل فاصله اولتراسونیک می تواند به مورچه ها و زنبورها اجازه دهد تا صدها مایل حرکت کنند، این سیستم کنترل پتانسیل زیادی در استفاده از تجهیزات عامل مصنوعی دارد.

 

با توسعه اتوماسیون تکنولوژیکی، انسان ها بر یادگیری ماشین و سیستم های ناوبری مبتنی بر برداری که از حشرات الهام گرفته اند، تکیه می کنند. دستگاه های عامل می توانند بدون اتکا به GPS برای دستیابی به اتوماسیون واقعی به مکان های کلیدی برسند. این ربات می‌تواند از اطلاعات به‌دست‌آمده توسط دوربین‌ها و سایر حسگرها برای یادگیری نحوه حرکت مستقل بر اساس نشانه‌های حسی محیطی استفاده کند.

 

اجتناب موثر از موانع

 

بر اساس یادگیری عمیق تشخیص اجزای بدن انسان مبتنی بر تصویر، می‌توان دید که کودک در مقابل ربات در حال حرکت است که ممکن است مانع ربات شود. ربات باید تشخیص دهد که انسان است یا دوچرخه. بنابراین، تشخیص و شناسایی اعضای بدن انسان نه تنها به لیدار نیاز دارد، بلکه برای دستیابی به اجتناب موثر از موانع و ناوبری مستقل، به ترکیب داده‌های چند حسگر نیز نیاز است. دو نوع سنسور اولتراسونیک برای ناوبری خودکار روبات استفاده می شود. سنسور اجتناب از موانع اولتراسونیک یک سنسور اولتراسونیک با وضوح بالا (1 میلی متر)، با دقت بالا و کم قدرت است. این نه تنها برای مقابله با نویز تداخل، بلکه برای مقاومت در برابر تداخل نویز طراحی شده است. و برای اهداف با اندازه های مختلف و ولتاژهای تغذیه متفاوت، جبران حساسیت انجام شده است. همچنین دارای جبران دمای داخلی استاندارد است که داده های فاصله اندازه گیری شده را دقیق تر می کند. استفاده در محیط داخلی، یک راه حل کم هزینه بسیار خوب است!

 

سنسور اولتراسونیک غیر تماسی یک سنسور اولتراسونیک با وضوح بالا (1 میلی متر)، با دقت بالا و کم توان است. این نه تنها برای مقابله با نویز تداخل، بلکه برای مقاومت در برابر تداخل نویز طراحی شده است. و برای اهداف با اندازه های مختلف و ولتاژهای تغذیه متفاوت، جبران حساسیت انجام شده است. همچنین دارای جبران دمای داخلی استاندارد و جبران دمای خارجی اختیاری است که داده های فاصله اندازه گیری شده را دقیق تر می کند. خروجی مستقیم قرائت های دقیق فاصله باعث صرفه جویی در منابع MCU می شود و برای استفاده در رباتیک مناسب تر است.

 

ناوبری موقعیت یابی اولتراسونیک

اصل کار موقعیت یابی و ناوبری اولتراسونیک به این صورت است که حسگر اولتراسونیک امواج مافوق صوت را از پروب فرستنده ساطع می کند و امواج اولتراسونیک با موانعی در محیط مواجه می شوند و به دستگاه گیرنده باز می گردند. با دریافت سیگنال انعکاس اولتراسونیک ساطع شده به خودی خود و محاسبه فاصله انتشار با توجه به اختلاف زمانی بین انتشار اولتراسونیک و دریافت پژواک و سرعت انتشار، فاصله از مانع تا ربات را می توان به دست آورد، یعنی فرمول: S=Tv/2 که در آن T —تفاوت زمانی بین ارسال و دریافت اولتراسونیک. v-سرعت موج انتشار اولتراسونیک در محیط.

مزیت:

کم هزینه

می تواند اشیایی را که توسط حسگرهای مادون قرمز قابل تشخیص نیستند، مانند شیشه، آینه، بدنه سیاه و سایر موانع تشخیص دهد.

 

معایب:

به راحتی تحت تأثیر آب و هوا، محیط اطراف (انعکاس خاص یا زاویه پرتو محدود)، و همچنین سایه موانع، سطوح ناهموار و سایر محیط های خارجی قرار می گیرد. از آنجایی که فاصله انتشار امواج اولتراسونیک در هوا نسبتاً کوتاه است، محدوده کاربرد کوچک و اندازه‌گیری فاصله نسبتاً کوچک و سرعت اکتساب کوتاه و دقت ناوبری ضعیف است.