Sonar để tránh chướng ngại vật: có bao nhiêu cảm biến và đặt chúng ở đâu?

Để tránh chướng ngại vật trong quá trình điều hướng robot 2D, vị trí / góc tốt nhất để đặt cảm biến sóng siêu âm là gì? Có bao nhiêu nên có?

Tôi muốn biết nếu có một số lý thuyết hoặc ví dụ cho vấn đề đặt. Tôi nhận ra rằng nó phụ thuộc vào cách robot di chuyển và hình dạng của nó, nhưng tôi đang tìm kiếm câu trả lời chung chung.

Nói chung, yếu tố chính trong các cảm biến định vị là độ rộng chùm thực tế của chính các cảm biến. Thông thường, cảm biến có phạm vi càng dài thì chiều rộng chùm tia càng hẹp.

Vì vậy, trước tiên bạn cần tìm ra phạm vi mà bạn đang nhắm đến để cảm nhận và chọn một số cảm biến hoạt động ở phạm vi đó.

Sau đó, bạn phải quyết định khoảng cách góc bạn muốn cảm nhận khoảng cách. Chẳng hạn, bạn có thể quyết định che tất cả mọi thứ ở phía trước và sang hai bên của robot (phạm vi 180 độ, 90 độ ở hai bên thẳng về phía trước).

Sau đó, bạn chia khoảng cách góc cho độ rộng chùm của cảm biến đã chọn để lấy số lượng cảm biến bạn cần.

Sử dụng ví dụ trên, nếu bạn có các cảm biến có độ rộng chùm 90 độ, bạn chỉ cần hai trong số chúng, mỗi góc 45 độ ở hai phía thẳng. Nếu bạn có các cảm biến tầm xa hơn, giả sử, chiều rộng chùm 20 độ, bạn cần 9 trong số chúng để bao phủ cùng một khu vực.

Rõ ràng chiều rộng của chùm tia không phải là một phép đo chính xác nên có thể an toàn hơn khi có một số chồng chéo của chùm tia. Cuối cùng, các cảm biến nên được lắp đặt đối xứng giữa bên trái và bên phải của robot.

Để mở rộng câu trả lời của chủ nghĩa này , độ rộng chùm tia thực sự quan trọng. Tuy nhiên, có một số yếu tố khác, chẳng hạn như độ phản xạ của môi trường ("độ sáng" âm thanh), tần số truyền, v.v.

Mặc dù là từ năm 1988, nhưng việc tránh chướng ngại vật bằng cảm biến siêu âm bao gồm các thách thức rất tốt - tính chất vật lý của tiếng vang dường như đã thay đổi rất ít trong những năm qua :)

Các siêu âm sonar cảm biến bài viết về thế hệ robot giới thiệu một số vấn đề thú vị hơn trong dao động siêu âm: hình dạng chùm và thùy (xem hình 50kHz).

Từ đó, bạn nên truy cập các bài viết chi tiết hơn về đặc điểm chùm tia và lựa chọn cảm biến:

• Chọn một cảm biến siêu âm để đo khoảng cách gần hoặc khoảng cách Phần 2: Tối ưu hóa lựa chọn cảm biến
• Đầu dò chùm tia
• Tổng quan về ứng dụng công nghệ siêu âm
• Đặc điểm quan trọng của trường âm thanh của đầu dò siêu âm [pdf]