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掃地機器人傳感器系統 掃地機器人灰塵識別感應器

更新時間: 2019-10-11 16:31 來源: 勒夫邁 閱覽: ? 新聞資訊
 

任何機器人都離不開傳感器,機器人要具備智能行為必須不斷感知外界環境,從而做出相應的決策行為。

掃地機器人

掃地機器人

勒夫邁針對掃地機器人潔凈度功能專門研發和生產出微塵傳感器S7 Smart Dust,微塵傳感器S7 Smart Dust利用光學的對射原理,安裝在吸塵器、掃地機器人等設備的通風管道中,精準地測量出螨蟲,塵埃,毛發纖維等粒子數量和濃度數據,實時顯示地面,地毯,床單,沙發,車內等塵埃的潔凈度數據。

粒子傳感器S7 Smart Dust微塵傳感器

S7 Smart Dust微塵傳感器

勒夫邁塵埃粒子傳感器S7 Smart Dust微塵傳感器作用在吸塵器和掃地機器人產品的應用效益:設備的吸塵潔凈效果和地面,地毯,床單等的潔凈度,通過S7潔凈度粒子傳感器輸出數據和LED顏色顯示直觀地呈現給使用者;設備根據灰塵識別感應器數據智能控制馬達的轉速,達到靜音節能省電和延長馬達壽命。

1、超聲波傳感器

超聲波是一種一定頻率范圍的聲波它具有在同種媒質中以恒定速率傳播的特性,而在不同媒質的界面處,會產生反射現象利用這一特性,就可以根據測量發射波與反射波之間的時間間隔,從而達到測量距離的作用。

在掃地機器人中,避障功能的實現正是利用了這一超聲波測距的原理它的傳感器部分由三對(每對包括一個發射探頭和一個接收探頭)共六個超聲波傳感頭組成

由單獨的振蕩電路產生頻率固定為40kHz,幅值為5V的超聲波信號在控制器送來的路選信號的作用下,40kHz的振蕩信號被加在超聲發射探頭的兩端,從而產生超聲信號向外發射;該信號遇到障礙物時,產生反射波,當這一反射波被接收器接收后,根據前述測距的原理,就可以精確地判斷障礙物的遠近;同時,根據信號的幅值大小,也可以初步確定障礙物的大小。

超聲波傳感器采用直接反射式的檢測模式。位于傳感器前面的被檢測物通過將發射的聲波部分地發射回傳感器的接收器,從而使傳感器檢測到被測物,經單片機系統處理判斷前方物體的大小、遠近及大體屬性。

2、紅外測距傳感器

紅外測距傳感器利用紅外信號遇到障礙物距離的不同反射的強度也不同的原理,進行障礙物遠近的檢測。紅外測距傳感器具有一對紅外信號發射與接收二極管,發射管發射特定頻率的紅外信號,接收管接收這種頻率的紅外信號,當紅外的檢測方向遇到障礙物時,紅外信號反射回來被接收管接收,經過處理之后,即可利用紅外線的返回信號來識別周圍環境的變化。

3、接觸式傳感器

接觸式厚度傳感器,通常采用電感式位移傳感器、電容式位移傳感器、電位器式位移傳感器、霍耳式位移傳感器等(見位移傳感器)進行接觸式厚度測量。為了連續測量移動著的物體的厚度,常在位移傳感器的可動端頭上安裝滾動觸頭,以減少磨損。接觸式厚度傳感器可測量物體高度,空間大小。全能清潔機器人可利用這一點探測障礙物的高度,進一步做出判斷發揮它的功能.

4、紅外光電傳感器

把渾濁度傳感器的外殼固定在被測箱體內,采用一定波長的紅外發光二極管作為檢測光源,穿透被測溶液,檢測其透射光強來檢測溶液渾濁度的程度。紅外發光二極管發射的紅外光穿透被測溶液的介質,被接收端的光電三極管接受,產生光電流。由于溶液含有的介質、灰塵的顆粒大小、密度不同,光電三極管的光電流近似為線性變化。經濾波后輸出,即得到與渾濁度相關的檢測信號。

5、防碰撞傳感器

因各種因素的影響,掃地機器人難免會有撞上障礙物的可能。為了處理這種情況,我們利用光電開關傳感器來感應車體受到的碰撞,及碰撞的大概位置,以使掃地機器人做出相應的決策。

在掃地機器人的前端設計了約180°的碰撞板,在碰撞板左右兩側各裝有一個光電開關。光電開關由一對紅外發射對管組成,發光二極管發射的紅外光線通過掃地機器人機身特制的小孔被光敏二極管接受,當機身碰撞板受到碰撞時,碰撞板就會擋住機身特制小孔,阻礙紅外線的接受從而向控制系統傳達信息。光電開關工作原理如圖所示。此結構可避免測量盲區帶來的誤差。掃地機器人在任何方向上的碰撞,都會引起左右光電開關的響應,從而根據碰撞的方向做出相應的反應。

6、防跌落傳感器

為了防止掃地機器人遇到臺階時跌落,在掃地機器人背面安裝3個防跌落傳感器。防跌落傳感器安裝位置如圖所示。

防跌落傳感器也是利用超聲波進行測距。當掃地機器人行進至臺階邊緣時,防跌落傳感器利用超聲波測得掃地機器人與地面之間的距離,當超過限定值時,向控制器發送信號,控制器控制掃地機器人進行轉向,改變掃地機器人前進方向,從而實現防止跌落的目的。掃地機器人防止跌落示意圖如圖所示。

7、防過熱傳感器

為了防止掃地機器人持續工作導致電機過熱,從而導致電路的燒毀,在掃地機器人電路板上安裝兩個溫度傳感器。當掃地機器人工作一段時間電機溫度達到一定限度后一個溫度傳感器發送信號給控制器,控制器再控制掃地機器人停止工作,并運行散熱風扇進行散熱。當溫度降到一定程度后,另一個溫度傳感器發送信號給控制器,控制器在控制掃地機器人繼續工作。

8、光敏傳感器

床底、沙發底、柜子底等地方相對較臟,因此這些地方需要重點清掃,以保證清潔度。為實現此功能,在掃地機器人正面安裝8個光敏傳感器。

掃地機器人在床底或柜子底開始工作后,光敏傳感器接收的光強較弱。當掃地機器人運行離開床底或柜子底時,光敏傳感器接收到的光強發生變化,向控制器發送信號,控制器發出控制信號,使掃地機器人轉向,重新回到暗處,繼續進行清掃。

9、灰塵盒防滿傳感器

為了檢查掃地機器人灰塵盒中的灰塵是否裝滿,在灰塵盒兩側安裝變介質型電容傳感器。當灰塵盒中灰塵高度到達電容傳感器高度時,電容傳感器中的介質發生改變,由于灰塵的介電常數與空氣的介電常數不同,從而引起傳感器電容變化,傳感器將信號傳給控制器,控制器控制掃地機器人發出報警信號,提醒主人應該清理灰塵盒了。

10、低電量自動返回充電功能

掃地機器人所帶電池容量有限,所以就需要在電量低時自動返回充電基座進行充電再返回原位置繼續打掃。當電量低于限定值時,控制器會向紅外線發射器發送信號,紅外線發射器向四周發射紅外線。充電基座安裝有紅外線傳感器,感受到來自掃地機器人發射來的紅外線后,會向掃地機器人發射紅外線。掃地機器人內部的紅外線傳感器接收到后會向控制器發送信號,控制器就會控制掃地機器人按照接受到紅外線的方向找到充電基座,并自動返回進行充電。

11、邊緣檢測傳感器

邊緣檢測傳感器是一個機械開關,開關的觸發端設計成一個滑輪結構,在機器人的兩側各裝有一個,用于保證機器人可以始終貼著墻的邊緣走。這樣就可以對墻壁邊緣死角部分進行更好的清掃。

12、光電編碼器

光電編碼器是掃地機器人上的位置和速度檢測的傳感器,掃地機器人上的光電編碼器通過減速器和驅動輪的驅動電機同軸相連,并以增量式編碼的方式記錄驅動電機旋轉角度對應的脈沖。由于光電編碼器和驅動輪同步旋轉,利用碼盤、減速器、電機和驅動輪之間的物理參數,可將檢測到的脈沖數轉換成驅動輪旋轉的角度,即機器人相對于某一參考點的瞬時位置,這就是所謂的里程計。光電編碼器已經成為在電機驅動內部、輪軸,或在操縱機構上測量角速度和位置的最普遍的裝置。因為光電編碼器是本體感受式的傳感器,在機器人參考框架中,它的位置估計是最佳的。

13、電子羅盤

電子羅盤是利用地磁場,檢測電子羅盤模塊相對于地磁場方向的偏轉角度的傳感器。電子羅盤模塊是由高可靠性的磁性傳感器及驅動芯片組成,集成度非常高,實現了高可靠性、高精度、強抗磁場干擾的數碼電子羅盤功能。電子羅盤模塊有兩個磁性傳感器和一個驅動芯片構成。磁性傳感器里面包含一個LR振蕩電路,當磁性傳感器與地球磁感線平行方向夾角發生變化時,LR振蕩電路的磁感應系數也會發生變化。驅動芯片通過磁性傳感器磁感應系數的變化可以計算出磁性傳感器與地球磁感線之間的夾角,驅動芯片可以連接三個磁性傳感器,這三個磁性傳感器方向互為垂直,這樣就可以測量在三維方向上與地球磁感線的夾角,從而得到當前的三維方向。電子指南針模組只要得到水平方向上與地球磁感線的夾角就可以測得方向。

14、陀螺儀

針對電子羅盤容易受到電磁干擾以及光電編碼器會受到輪子打滑等不確定因素造成的角度測量不準的特點,確定物體的運動方向還需要一個傳感器,在上述情況發生時能夠精確測量運動物體運動的角度。陀螺儀是用來測量運動物體的角度、角速度和角加速度的傳感器,它能夠有效解決上述問題。

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