Sonar para evitar obstáculos: quantos sensores e onde colocá-los?

10

Para evitar obstáculos durante a navegação em robô 2D, qual é a melhor posição / ângulo para colocar os sensores do sonar? Quantos devem haver?

Gostaria de saber se há alguma teoria ou exemplos para o problema de colocação. Percebo que depende da maneira como o robô se move e de sua geometria, mas estou procurando respostas gerais.

mobile-robot sensors navigation acoustic-rangefinder Anton
fonte
Por que você não usa apenas um servo? Alguns sensores de sonar são tão caros que, se você precisar de uma grande angular, um servo seria mais fácil, mais barato e usaria menos pinos. Há uma desvantagem: você não pode ir tão rápido porque não seria capaz de detectar com rapidez suficiente, a menos que você tenha um sensor de alta qualidade. Além disso, os servos consomem muita energia, portanto, cuidado. Sei que você já tem uma resposta, só queria apontar isso para a comunidade.
Anonymous Penguin

Respostas:

9

Geralmente, o principal fator no posicionamento dos sensores é a largura real do feixe dos próprios sensores. Geralmente, quanto maior o alcance do sensor, menor a largura do feixe.

Então, primeiro, você precisa definir o alcance que deseja detectar e escolher alguns sensores que funcionam nesse intervalo.

Então você tem que decidir em qual a amplitude de ângulo em que deseja detectar a distância. Por exemplo, você pode decidir cobrir tudo na frente e nas laterais de um robô (uma faixa de 180 graus, 90 graus para ambos os lados da frente).

Em seguida, você divide o intervalo de ângulo pela largura do feixe do sensor escolhido para obter o número de sensores necessários.

Usando o exemplo acima, se você tiver sensores com uma largura de feixe de 90 graus, precisará apenas de dois deles, cada um a 45 graus de cada lado da frente. Se você tivesse sensores de longo alcance com, digamos, uma largura de feixe de 20 graus, seria necessário 9 deles para cobrir a mesma área.

Obviamente, a largura do feixe não é uma medida exata; portanto, é mais seguro haver alguma sobreposição dos feixes. Por fim, os sensores devem ser instalados simetricamente entre os lados esquerdo e direito do robô.

thisismyrobot
fonte
8

Para expandir a resposta de thisismyrobot , a largura do feixe é realmente importante. No entanto, existem vários outros fatores, como a refletividade do ambiente ("brilho" acústico), frequência de transmissão etc.

Embora seja de 1988, a Prevenção de Obstáculos com Sensores Ultrassônicos cobre bem os desafios - a física da variação de eco parece ter mudado pouco ao longo dos anos :)

O artigo dos sensores de sonar ultrassônico na Generation Robots apresenta algumas das questões mais interessantes na faixa ultrassônica: formas de feixes e lóbulos (veja a figura de 50kHz).

A partir daí, você deve visitar estes artigos mais detalhados sobre características de feixes e seleção de sensores:

Throwback1986
fonte