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服务机器人红外避障传感器安装位置分析

导读: 服务机器人在家庭住宅、酒店客房、办公空间、会所等室内空间使用时,都要用到避障传感器,通常采用红外、超声波、激光雷达、双目视觉四种传感器中的一种或多种进行避障操作,本文将主要分析红外避障传感器的安装位置。

服务机器人在家庭住宅、酒店客房、办公空间、会所等室内空间使用时,都要用到避障传感器,通常采用红外、超声波、激光雷达、双目视觉四种传感器中的一种或多种进行避障操作,本文将主要分析红外避障传感器的安装位置。

红外避障传感器基本原理:利用物体的反射性质。在一定范围内,如果没有障碍物,发射出去的红外线,因为传播距离越远而逐渐减弱,最后消失。如果有障碍物,红外线遇到障碍物,被反射到达传感器接收头。传感器检测到这一信号,就可以确认正前方有障碍物,并送给单片机,单片机进行一系列的处理分析,协调服务机器人的两轮工作,完成躲避障碍物动作。

红外避障传感器是专为轮式机器人设计的一款距离可调式避障传感器。其具有一对红外线发射与接收管,发射管发射出一定频率的红外线,当检测方向遇到障碍物(反射面)时,红外线反射回来被接收管接收,此时指示灯亮起,经过电路处理后,信号输出接口输出数字信号,可通过电位器旋钮调节检测距离,有效距离2~40cm,工作电压为3.3V-5V,由于工作电压范围宽泛,在电源电压波动比较大的情况下仍能稳定工作,适合多种单片机、Arduino控制器、树莓派使用,安装到机器人上即可感测周围环境的变化。

一种典型的红外壁障传感器

红外避障传感器工作原理:红色线接5V,黄色接信号,绿色GND 接电源负极或单片机上的逻辑地。前方无障碍输出高电平,有障碍输出口(黄色)电平会从高电平变成低电平(0)。背面图有一个电位器可以调节障碍的检测距离。在电路设计中可以再输出端黄线加上拉电阻10K到5V,再接入单片机检测,会比较稳定,单片机检测可以采用外部硬件中断INT0 INT1等来实现。

当前在服务机器人本体上安装的红外避障传感器通过按照高中低三组进行安装,如最常见的安装高度为低位80mm,中位480mm,高位780mm。这一安装高度的设定并没有充分的标准和依据,在实际应用中出现了许多情况红外避障传感器因为安装太高、太低或密度不够导致无法探知到附近障碍物,从而影响服务机器人的行动并对可能会环境和人造成破坏,这都是红外避障传感器安装方法不恰当造成的,急需根据环境特色尤其障碍物特点研究更合适的红外避障传感器的部署方案。

广州零号软件科技有限公司(机器人零号)在健康养老服务机器人的研发过程中,进行了大量的实景测量和场景模拟,基本总结出住宅等室内空间内服务机器人所需的红外传感器安装高度,这些经验也用在哈士奇健康服务机器人本体上。

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