Veículo robótico para evitar obstáculos usando sensor ultrassônico

Introdução:

Hoje em dia, muitas indústrias estão usando robôs devido ao seu alto nível de desempenho e confiabilidade, o que é uma grande ajuda para os seres humanos. A robótica para evitar obstáculos é usada para detectar obstáculos e evitar a colisão. Este é um robô autônomo. O projeto do robô para evitar obstáculos requer a integração de vários sensores de acordo com sua tarefa.

A detecção de obstáculos é o principal requisito deste robô autônomo. O robô obtém as informações da área circundante por meio de sensores montados no robô. Alguns dispositivos de detecção usados ​​para detecção de obstáculos, como sensores de colisão, sensores infravermelhos, sensores ultrassônicos, etc. O sensor ultrassônico é mais adequado para a detecção de obstáculos e é de baixo custo e tem uma capacidade de grande alcance.

Veículo robótico para evitar obstáculos

Princípio de trabalho:

A evasão de obstáculos veículo robótico usa sensores ultrassônicos para seus movimentos. Um microcontrolador de 8051 famílias é usado para atingir a operação desejada. Os motores são conectados através do IC do driver do motor ao microcontrolador. O sensor ultrassônico é conectado na frente do robô.

Sempre que o robô está indo no caminho desejado, o sensor ultrassônico transmite as ondas ultrassônicas continuamente de sua cabeça sensora. Sempre que um obstáculo se aproxima, as ondas ultrassônicas são refletidas de um objeto e essa informação é passada para o microcontrolador. O microcontrolador controla os motores esquerdo, direito, traseiro, frontal, com base em sinais ultrassônicos. Para controlar a velocidade de cada motor, a modulação por largura de pulso é usada (PWM).

Diagrama de blocos, veículo robótico para evitar obstáculos

Diferentes sensores usados ​​para evitar obstáculos em veículos robóticos

1 Detecção de obstáculo (sensor IR):

Os sensores IR são usados ​​para detecção de obstáculos. O sinal de saída do sensor é enviado para o microcontrolador. O microcontrolador controla o veículo (avançar / recuar / parar) usando o motor DC que é colocado no veículo. Se algum obstáculo for colocado em linha, o sensor IR não consegue receber os raios de luz e dá sinais ao microcontrolador. O microcontrolador irá parar o veículo imediatamente e a sirene irá ligar. Depois de um minuto, o robô verificará o status do caminho. Se um obstáculo for removido, o robô se moverá para longe, caso contrário, o robô retornará ao local de partida. O sensor detecta objetos emitindo uma curta explosão ultrassônica e, em seguida, ouvindo o eco. Sob o controle de um microcontrolador hospedeiro, o sensor emite uma explosão curta de 40 kHz. Esta explosão avança ou viaja pelo ar atinge um artigo e depois salta mais uma vez para o sensor. O sensor fornece um pulso de saída para o host que terminará quando o eco for detectado, portanto, a largura de um pulso para o próximo é levada para o cálculo por um programa para fornecer resultados em uma distância do objeto.

dois. Detecção de caminho (sensor de proximidade):

O normal faz com que ambos os sensores dêem as orientações e o robô o siga indo direto no caminho. Quando a linha termina naquele momento, o robô reverte em 180 e volta no mesmo lugar.

Estar On-Line

Os sensores de proximidade são usados ​​para detecção de caminho. Quando o sensor direito não é detectado na linha da curva, o microcontrolador ativa o motor esquerdo para girar à esquerda até o sinal do sensor direito. Uma vez que o sinal é detectado no sensor correto, os dois motores são ativados para avançar. Quando a linha termina naquele momento, o robô reverte em 180 e volta no mesmo lugar.

Perdendo a linha

3 - Sensor ultrasônico:

O sensor ultrassônico é usado para detecção de obstáculos. O sensor ultrassônico transmite as ondas ultrassônicas de sua cabeça do sensor e novamente recebe as ondas ultrassônicas refletidas de um objeto.

Existem muitas aplicações que usam sensores ultrassônicos, como sistemas de alarme de instrução, abridores de porta automáticos, etc. O sensor ultrassônico é muito compacto e tem um desempenho muito alto.

Diagrama geral do sensor ultrassônico

Princípio de trabalho:

O sensor ultrassônico emite o sinal de curta e alta frequência. Eles se propagam no ar na velocidade do som. Se atingirem qualquer objeto, eles refletirão um sinal de eco para o sensor. O sensor ultrassônico consiste em um multivibrador, fixado na base. O multivibrador é uma combinação de um ressonador e um vibrador. O ressonador fornece ondas ultrassônicas geradas pela vibração. O sensor ultrassônico consiste em duas partes, o emissor que produz uma onda sonora de 40 kHz e o detector detecta uma onda sonora de 40 kHz e envia um sinal elétrico de volta ao microcontrolador.

Princípio de funcionamento ultrassônico

O sensor ultrassônico permite ao robô ver e reconhecer virtualmente um objeto, evitar obstáculos e medir distâncias. A faixa de operação do sensor ultrassônico é de 10 cm a 30 cm.

Operação do sensor ultrassônico:

Quando um pulso elétrico de alta tensão é aplicado ao transdutor ultrassônico, ele vibra em um espectro específico de frequências e gera uma explosão de ondas sonoras. Sempre que qualquer obstáculo se aproxima do sensor ultrassônico, as ondas sonoras refletem na forma de eco e geram um pulso elétrico. Ele calcula o tempo decorrido entre o envio das ondas sonoras e o recebimento do eco. Os padrões de eco serão comparados com os padrões de ondas sonoras para determinar a condição do sinal detectado.

Nota: O receptor ultrassônico deve detectar o sinal do transmissor ultrassônico enquanto as ondas de transmissão atingem o objeto. A combinação desses dois sensores permitirá ao robô detectar o objeto em seu caminho. O sensor ultrassônico é conectado na frente do robô e também ajudará o robô a navegar pelo corredor de qualquer edifício.

Aplicações do sensor ultrassônico:

• Mudança automática de sinais de trânsito
• Sistema de alarme de intrusão
• Instrumentos de contagem acessam parquímetros
• Sonar traseiro de automóveis

Características do sensor ultrassônico:

• Compacto e leve
• Alta sensibilidade e alta pressão

• Alta fiabilidade
• Consumo de energia de 20mA

• Comunicação de entrada / saída de pulso
• Ângulo de aceitação estreito
• Fornece estimativas exatas de separação sem contato dentro de 2 cm a 3 m
• O LED do ponto de explosão mostra estimativas no avanço
• O cabeçalho de 3 pinos simplifica a conexão, utilizando um link de desenvolvimento servo

Aplicações do veículo robótico para evitar obstáculos:

• Especialmente em aplicações militares
• Pode ser usado para guerras na cidade

Agora claramente tenho uma ideia sobre o conceito do veículo robótico utilizando um sensor ultrassônico de detecção de obstáculos se mais alguma dúvida sobre este assunto ou o conceito dos projetos elétricos e eletrônicos deixe os comentários abaixo.

Crédito da foto:

• Diagrama geral do sensor ultrassônico por Letsmakerobots
• Princípio de funcionamento do sensor ultrassônico por Microsonic