Vehículo robótico que evita los obstáculos gracias a un sensor ultrasónico

Introducción:

Hoy en día, muchas industrias utilizan robots debido a su alto nivel de rendimiento y fiabilidad, que son una gran ayuda para los humanos. La robótica de evitación de obstáculos se utiliza para detectar obstáculos y evitar colisiones. Es un robot autónomo. El diseño de un robot para evitar obstáculos requiere la integración de muchos sensores en función de su tarea.

La detección de obstáculos es el principal requisito de este robot autónomo. El robot recibe información del entorno a través de los sensores montados en él. Algunos dispositivos de detección utilizados para la detección de obstáculos son los sensores de choque, los sensores infrarrojos, los sensores ultrasónicos, etc. El sensor ultrasónico es el más adecuado para la detección de obstáculos, es de bajo coste y tiene una gran capacidad de detección.

Principio de funcionamiento:

El vehículo robótico que evita los obstáculos utiliza sensores ultrasónicos para sus movimientos. Se utiliza un microcontrolador de la familia 8051 para conseguir el funcionamiento deseado. Los motores se conectan al microcontrolador a través de un CI controlador de motor. El sensor ultrasónico se fija delante del robot.

Cuando el robot sigue la trayectoria deseada, el sensor ultrasónico transmite continuamente ondas ultrasónicas desde su cabeza. Cuando se enfrenta a un obstáculo, las ondas ultrasónicas se reflejan en un objeto y la información se transmite al microcontrolador. El microcontrolador controla los motores a la izquierda, a la derecha, a la espalda y al frente, basándose en las señales ultrasónicas. Para controlar la velocidad de cada motor se utiliza la modulación por ancho de pulsos (PWM).

Diferentes sensores utilizados para evitar obstáculos Vehículo robótico

1. Detección de obstáculos (sensor IR):

Los sensores IR se utilizan para la detección de obstáculos. La señal de salida del sensor se envía al microcontrolador. El microcontrolador controla el vehículo (avance/retroceso/parada) utilizando el motor de corriente continua del vehículo. Si hay un obstáculo en la línea, el sensor IR no puede recibir los haces de luz y envía una señal al microcontrolador. El microcontrolador detendrá inmediatamente el vehículo y la sirena se encenderá. Al cabo de un minuto, el robot comprobará el estado de la trayectoria, si se elimina un obstáculo, el robot se alejará, si no, volverá al punto de partida. El sensor detecta los objetos emitiendo una breve descarga ultrasónica y escuchando después el eco. Bajo el control de un microcontrolador anfitrión, el sensor emite una breve ráfaga a 40 kHz. Esta ráfaga se aventura o viaja por el aire, golpea un objeto y luego rebota de nuevo hacia el sensor. El sensor proporciona un pulso de salida al anfitrión que finaliza cuando se detecta el eco; entonces la amplitud de un pulso y el siguiente son calculados por un programa para proporcionar resultados sobre la distancia al objeto.

2. Detección de trayectoria (sensor de proximidad):

La causa normal es que ambos sensores dan líneas guía y el robot las sigue yendo en línea recta por el camino. Cuando la línea termina, el robot invierte el rumbo 180 y vuelve al mismo punto.

Los sensores de proximidad se utilizan para detectar la trayectoria. Cuando no se detecta el sensor derecho en la línea de la curva, el microcontrolador activa el motor izquierdo para que gire a la izquierda hasta la señal del sensor derecho. Una vez detectada la señal del sensor adecuado, los dos motores se activan para avanzar. Cuando la línea termina, el robot invierte 180º y vuelve al mismo punto.

3. Sensor ultrasónico:

El sensor ultrasónico se utiliza para la detección de obstáculos. El sensor ultrasónico transmite ondas ultrasónicas desde su cabeza y recibe ondas ultrasónicas reflejadas de un objeto.

Hay muchas aplicaciones que utilizan sensores ultrasónicos, como los sistemas de alarma para instrucciones, los abridores automáticos de puertas, etc. El sensor ultrasónico es muy compacto y tiene un rendimiento muy alto.

Principio de funcionamiento:

El sensor ultrasónico emite una señal corta de alta frecuencia. Se propagan por el aire a la velocidad del sonido. Si chocan con un objeto, reflejan una señal de eco hacia el sensor. El sensor de ultrasonidos consiste en un multivibrador, fijado a la base. El multivibrador es una combinación de resonador y vibrador. El resonador emite una onda ultrasónica generada por la vibración. El sensor ultrasónico consta de dos partes: el emisor, que produce una onda sonora de 40 kHz, y el detector, que detecta la onda sonora de 40 kHz y envía una señal eléctrica al microcontrolador.

El sensor ultrasónico permite al robot ver y reconocer virtualmente un objeto, evitar obstáculos y medir la distancia. El alcance del sensor ultrasónico es de 10 a 30 cm.

Funcionamiento del sensor ultrasónico:

Cuando se aplica un impulso eléctrico de alto voltaje al transductor de ultrasonidos, éste vibra en un espectro de frecuencias específico y genera una ráfaga de ondas sonoras. Cuando un obstáculo se encuentra delante del sensor ultrasónico, las ondas sonoras se reflejan en forma de eco y generan un impulso eléctrico. El sensor calcula el tiempo transcurrido entre el envío de las ondas sonoras y la recepción del eco. Los patrones de eco se comparan con los patrones de ondas sonoras para determinar el estado de la señal detectada.

Nota El receptor de ultrasonidos debe detectar la señal del transmisor de ultrasonidos cuando las ondas de transmisión inciden en el objeto. La combinación de estos dos sensores permitirá al robot detectar el objeto en su trayectoria. El sensor ultrasónico se fija delante del robot y le ayudará a navegar por el pasillo de cualquier edificio.

Aplicaciones del sensor ultrasónico:

• Cambio automático de señales de tráfico
• Sistema de alarma de intrusión
• Instrumentos de recuento del interruptor de acceso al parquímetro
• Sonar trasero del coche

Características del sensor ultrasónico:

• Compacto y ligero
• Alta sensibilidad y alta presión

• Alta fiabilidad
• Consumo de energía de 20mA

• Comunicación por pulsos de entrada/salida
• Ángulo de aceptación estrecho
• Proporciona estimaciones exactas de la separación sin contacto dentro de los 2cm - 3m
• El LED del punto de explosión muestra las estimaciones en curso
• el cabezal de 3 pines simplifica la conexión con un enlace de desarrollo de servo

Aplicaciones del vehículo robótico para evitar obstáculos:

• Principalmente aplicaciones militares
• Se puede utilizar para las guerras de ciudades

Ahora tienes una idea clara del concepto de un vehículo robótico que utiliza un sensor ultrasónico para la detección de obstáculos, si tienes más preguntas sobre este tema o sobre el concepto de proyectos eléctricos y electrónicos, deja un comentario a continuación.

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