超声波传感器在机器人科技领域中的应用

凤凰火

利用超声波的特性制成的超声波传感器为了满足不同行业的各种要求，往往需要考虑换能器材料、形和结构。另外，在不同检测物体、检测环境下，对超声波传感器有不同的要求，如高温、低温环境、水下探测等。因此对于超声波传感器的形状和结构，外壳材料和结构保护设施等，要能满足具体的测试对象和使用环境。

超声波传感器最常见的就是用在测距方面，OFweek Week详细说一下超声波传感器的测距原理：

超声波发射器在一定方向上发射超声波，计数器在发射力矩的同时开始计数，超声波在空中传播。当障碍物被阻挡时，它将立即被反射回来。当两个超声波接收器接收到反射波时，它们立即停止计时，并测量每个路径与飞行时间之间的距离（P1 + P2，P1 + P3）。超声波在空气中的传播速度为340米/秒。根据计时器记录的时间t，可以计算出发射点距障碍物表面的距离s，即s=340t/2。

例如，超声波传感器在机器人测距避障领域的应用，机器人中使用的超声波传感器是电子模块，测量距离在3cm到400cm之间。为了使移动机器人自动避开障碍物，需要配备测距系统以及时获得距障碍物的距离信息（距离和方向）。超声波传感器测距系统在三个方向（前方 左侧 右侧）为机器人提供环境内可以移动的距离信息范围。OFweek Mall提供的MaxBotix 超声波避障传感器-MB1043 MB1033 是一款高分辨率（1mm）、高精度低功耗的超声波传感器，它在设计上，不仅对干扰噪音做了处理，具备抗噪音干扰能力。而且对于大小不同的目标，和变化的供电电压，做了灵敏度的补偿。另外还具备标准的的内部温度补偿，使得测量出来的距离数据更加精准。应用于室内环境，它是一款很不错的低成本解决方案！

而OFweek Mall代理的另外一款MaxBotix 液位超声波传感器 MB7389 MB7380 也是一种具有成本效益的解决方案。MB7380精度范围-查找，低电压操作，节省空间，低成本，和IP67的天气预报阻力。MB7380超声波传感器线提供高精度高分辨率超声接近在空气中探测和测距。同时为了提高准确度，更好地拒绝外部噪声源，内部速度的温度补偿以及可选的外部温度补偿。

MB7380模型是可用的在5米或10米的模型中，可以探测到从1毫米到30厘米的物体的物体，范围超过30厘米的物体通常被报告为30厘米。接口输出格式是脉冲在RS232(MB7360系列)或TTL(MB7380系列)中，宽度、模拟电压和数字串行，工厂校准也是标准的。

超声波传感器还可以单独用作超声波距离测量。超声波传感器可以指定来自MCU的I/O端口的段距离检测信号的输出，它可以直接安装在机器人上作为障碍物检测的对象。

由于超声波传感器使用空气作为传输介质，因此当局部温度不同时，边界处的反射和折射可能导致故障，并且当风吹动时检测距离也可能改变。因此，传感器不应用于强制风扇等设备旁边。同时也不要在有蒸汽的区域使用超声波传感器，因为蒸汽会导致测量区域的大气不均匀，产生温度梯度，从而导致测量结果出现误差。