مقدمة:
تستخدم العديد من الصناعات اليوم الروبوتات نظرًا لمستوى أدائها العالي وموثوقيتها والتي تعد مساعدة كبيرة للبشر. يتم استخدام روبوتات تجنب العقبات لاكتشاف العوائق وتجنب الاصطدام. هذا روبوت مستقل. يتطلب تصميم روبوت تجنب العقبات تكامل العديد من أجهزة الاستشعار وفقًا لمهمتها.
يعد اكتشاف العوائق هو المطلب الأساسي لهذا الروبوت المستقل. يحصل الروبوت على المعلومات من المنطقة المحيطة من خلال أجهزة استشعار مثبتة على الروبوت. بعض أجهزة الاستشعار المستخدمة لاكتشاف العوائق مثل مستشعرات الصدمات ، وأجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء ، وأجهزة الاستشعار فوق الصوتية ، وما إلى ذلك. يعتبر جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية أكثر ملاءمة لاكتشاف العوائق وهو منخفض التكلفة ولديه قدرة عالية على المدى.
مركبة آلية لتجنب العوائق
مبدأ العمل:
تجنب العقبة مركبة آلية يستخدم مجسات فوق صوتية لتحركاته. يتم استخدام متحكم دقيق من 8051 عائلة لتحقيق العملية المطلوبة. يتم توصيل المحركات من خلال محرك المحرك IC بالمتحكم الدقيق. يتم توصيل جهاز استشعار الموجات فوق الصوتية أمام الروبوت.
عندما يسير الروبوت في المسار المطلوب ، ينقل المستشعر فوق الصوتي الموجات فوق الصوتية باستمرار من رأس المستشعر. كلما ظهرت عقبة أمامها ، تنعكس الموجات فوق الصوتية من جسم ما ويتم تمرير هذه المعلومات إلى الميكروكونترولر. يتحكم الميكروكونترولر في المحركات يسارًا ويمينًا وخلفيًا وأماميًا ، بناءً على إشارات الموجات فوق الصوتية. للتحكم في سرعة كل محرك يتم استخدام تعديل عرض النبضة (PWM).
كتلة الرسم البياني تجنب عقبة مركبة الروبوت
أجهزة استشعار مختلفة تستخدم لتفادي عقبة مركبة آلية
1. كشف العائق (مستشعر الأشعة تحت الحمراء):
تستخدم مستشعرات الأشعة تحت الحمراء للكشف عن العوائق. ترسل إشارة خرج المستشعر إلى وحدة التحكم الدقيقة. يتحكم الميكروكونترولر في السيارة (للأمام / الخلف / التوقف) باستخدام محرك التيار المستمر الموجود في السيارة. إذا تم وضع أي عائق في الخط ، يفشل مستشعر الأشعة تحت الحمراء في استقبال أشعة الضوء ويعطي إشارات إلى وحدة التحكم الدقيقة. سيوقف المتحكم الدقيق السيارة على الفور وستعمل صفارة الإنذار. بعد دقيقة واحدة ، سيتحقق الروبوت من حالة المسار إذا تمت إزالة أي عائق ، يتحرك الروبوت بعيدًا ، وإلا سيعود الروبوت لتحريك مكان البداية. يكتشف المستشعر الأشياء عن طريق إصدار دفقة موجات فوق صوتية قصيرة ثم الاستماع إلى الوضع الاقتصادي. تحت سيطرة متحكم مضيف ، يصدر المستشعر انفجارًا قصيرًا 40 كيلو هرتز. هذا الانفجار يغامر أو ينتقل عبر الهواء يصطدم بمقال وبعد ذلك يرتد مرة أخرى إلى المستشعر. يوفر المستشعر نبضة خرج للمضيف والتي ستنتهي عند اكتشاف الصدى ومن ثم يتم أخذ عرض نبضة واحدة إلى الأخرى في الحساب بواسطة برنامج لتوفير نتائج في مسافة الجسم.
اثنين. كشف المسار (مستشعر القرب):
السبب الطبيعي هو أن كلا المستشعرين اللذين يعطيان الإرشادات ويتبعهما الروبوت في السير مباشرة على المسار. عندما ينتهي الخط في ذلك الوقت ، ينعكس الروبوت عند 180 ويعود إلى نفس المكان.
يجري على الخط
تستخدم مجسات القرب لاكتشاف المسار. عندما لا يتم اكتشاف المستشعر الأيمن في خط المنحنى ، يقوم الميكروكونترولر بتنشيط المحرك الأيسر للانعطاف إلى اليسار حتى الإشارة من المستشعر الأيمن. بمجرد اكتشاف الإشارة ، المستشعر الصحيح ، يتم تنشيط المحركين للمضي قدمًا. عندما ينتهي الخط في ذلك الوقت ، ينعكس الروبوت عند 180 ويعود إلى نفس المكان.
فقدان الخط
3. أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية:
يستخدم جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية لاكتشاف العوائق. ينقل المستشعر بالموجات فوق الصوتية الموجات فوق الصوتية من رأس المستشعر الخاص به ويستقبل مرة أخرى الموجات فوق الصوتية المنعكسة من الجسم.
هناك العديد من التطبيقات التي تستخدم أجهزة استشعار بالموجات فوق الصوتية مثل أنظمة إنذار التعليمات ، وفتح الأبواب الأوتوماتيكي ، وما إلى ذلك. جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية مضغوط للغاية وله أداء عالٍ جدًا.
الرسم التخطيطي العام لجهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية
مبدأ العمل:
يرسل جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية الإشارات القصيرة والعالية التردد. تنتشر هذه في الهواء بسرعة الصوت. إذا اصطدموا بأي جسم ، فإنهم يعكسون إشارة صدى إلى المستشعر. يتكون جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية من هزاز متعدد مثبت بالقاعدة. الهزاز المتعدد عبارة عن مزيج من مرنان وهزاز. يسلم الرنان الموجات فوق الصوتية الناتجة عن الاهتزاز. يتكون المستشعر بالموجات فوق الصوتية من جزأين الباعث الذي ينتج موجة صوتية 40 كيلو هرتز ويكشف الكاشف عن موجة صوتية 40 كيلو هرتز ويرسل إشارة كهربائية مرة أخرى إلى المتحكم الدقيق.
مبدأ العمل بالموجات فوق الصوتية
يمكّن المستشعر بالموجات فوق الصوتية الروبوت من رؤية الأشياء والتعرف عليها فعليًا وتجنب العقبات وقياس المسافة. نطاق تشغيل جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية هو 10 سم إلى 30 سم.
تشغيل جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية:
عندما يتم تطبيق نبضة كهربائية ذات جهد عالٍ على محول الطاقة فوق الصوتي ، فإنها تهتز عبر طيف معين من الترددات وتولد موجة من الموجات الصوتية. عندما يأتي أي عائق أمام جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية ، فإن الموجات الصوتية ستنعكس على شكل صدى وتولد نبضة كهربائية. يحسب الوقت المستغرق بين إرسال الموجات الصوتية واستقبال الصدى. ستتم مقارنة أنماط الصدى بأنماط الموجات الصوتية لتحديد حالة الإشارة المكتشفة.
ملحوظة: يجب أن يكتشف جهاز الاستقبال بالموجات فوق الصوتية الإشارة من جهاز الإرسال بالموجات فوق الصوتية أثناء ارتطام موجات الإرسال بالجسم. سيسمح الجمع بين هذين المستشعرين للروبوت باكتشاف الكائن في مساره. يتم توصيل المستشعر بالموجات فوق الصوتية أمام الروبوت وسيساعد هذا المستشعر أيضًا الروبوت على التنقل عبر قاعة أي مبنى.
تطبيقات جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية:
- التغيير التلقائي عبر إشارات المرور
- نظام إنذار الدخيل
- عد أدوات الوصول إلى مفاتيح عدادات وقوف السيارات
- السونار الخلفي للسيارات
ميزات جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية:
- مدمج وخفيف الوزن
- حساسية عالية وضغط عالي
- موثوقية عالية
- استهلاك الطاقة 20mA
- نبض داخل / خارج الاتصالات
- زاوية قبول ضيقة
- يوفر تقديرات دقيقة وغير ملامسة للفصل في حدود 2 سم إلى 3 م
- يُظهر مؤشر LED الخاص بنقطة الانفجار تقديرات في التقدم
- موصل 3-pin يجعل من السهل الاتصال باستخدام ارتباط تطوير مؤازر
تطبيقات المركبات الآلية لتجنب العوائق:
- خاصة التطبيقات العسكرية
- يمكن استخدامه في حروب المدن
من الواضح الآن الحصول على فكرة حول مفهوم السيارة الروبوتية باستخدام جهاز استشعار بالموجات فوق الصوتية لاكتشاف العوائق إذا كان هناك المزيد من الاستفسارات حول هذا الموضوع أو مفهوم المشاريع الكهربائية والإلكترونية ترك التعليقات أدناه.
مصدر الصورة:
- الرسم التخطيطي العام لجهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية Letsmakerobots
- مبدأ عمل الاستشعار بالموجات فوق الصوتية ميكروسونيك
