碰撞检测方案分析选用

 

反馈的问题（背景）

碰撞检测：

传感器：激光雷达、气压检测、超声传感器、动作开关

场景：

水雾大，锈渣多，检测范围1米

自由度限制：

铰接自由度限制

坠落原因：

车轮侧面碰撞坞敦，铰接顶起车轮，磁力减少，机器人坠落。

传感器及应用

1、激光雷达（红外测距）（毫米波雷达）（超声波雷达）

2、气压检测

3、超声传感器

4、动作开关：电容接近开关、霍尔接近开关、电感接近开关。

5、限位开关

选择耐磨和耐撕拉和易加工的硅胶片。

汽车上应用多传感器：【单个硬件设备并不能获得所有需求数据，且在很多极端环境下，硬件设备也会出现问题，如激光雷达在大雾、大雨等极端天气下，测得数据会出现较大偏差；毫米波雷达不具备测高能力，难以判断前方静止物体是在地面还是在空中；车载摄像头只能拍摄到2D平面图像，即便通过深度学习的辅助，依旧无法精准测得周围物体与自动驾驶汽车之间的距离，因此自动驾驶汽车需要不同的硬件设备同时工作，让自动驾驶汽车“看”得更清楚，获得更多的道路数据。】

适应场景

1、   传感器：激光雷达（光学雷达）

原理：使用激光雷达，通过算法软件处理生成激光点云。

由于各物体反射角度不同，所以车道线和路面可区分开来。

使用场景：多用在车载激光雷达和地形建模。

缺点：激光雷达在大雾、大雨等极端天气下，测得数据会出现较大偏差。

拓展：红外测距、毫米波测距

毫米波雷达介绍：https://zhuanlan.zhihu.com/p/621407954 毫米波雷达的核心功能包括测距、测速、测方位角、微动探测和4D 成像等。

 

 

2、 传感器：电容接近开关、霍尔接近开关、电感接近开关

原理：

电容接近开关：只能检测金属。

电感接近开关：不限于金属导体，也可以是绝缘的液体或粉状物体。在检测较低介电常数ε的物体时，可以顺时针调节多圈电位器（位于开关后部）来增加感应灵敏度。检测量程短（7mm，max）

霍尔接近开关：当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时，薄片的两端就会产生电位差，这种现象就称为霍尔效应。两端具有的电位差值称为霍尔电势U。

使用场景：区分金属件与非金属件https://item.taobao.com/item.htm?id=730619611018&ali_refid=a3_430673_1006:1682042242:N:pJuxI0LUz1gPEDSmSn8COia%2BdlkPuLr5:93959a0d495c0780670cf02d1d2c940e&ali_trackid=230_93959a0d495c0780670cf02d1d2c940e&spm=a2e0b.20350158.31919782.57 欧姆龙。最长检测距离20mm。但只能检测磁铁。

检测距离25mm:

https://detail.1688.com/offer/644520935394.html?spm=a26352.13672862.offerlist.11.17af47e4pqoDBM(电容式）

金属相对介电常数很小，接近0.

 

 

 

 

3、 气压检测

定制压力反馈气囊:

https://detail.1688.com/offer/551720002975.html?spm=a261b.12498223.ul20190117.20.3f682f530CtBud&cosite=-&tracelog=p4p&_p_isad=1&clickid=7443b0335bce4caea3b5dcbc891595be&sessionid=665ed9ce551afb77bc01f8f89c9d2a5f 

4、 传感器：超声传感器

原理：

缺点：超声波雷达容易受天气情况影响，不同天气的传播速度不同；车速较快时误差较大；超声波散射角度大，不利于较远距离的回收信号传播

优点：成本低、穿透性强、防水、防尘

使用场景：主要应用在倒车雷达、自动泊车

	密封性	成本	量程	常用检测功能
激光雷达		几千	最大几十公里
超声传感器		几百	最大几米
电容或电感接近开关		几十	几毫米
电容接近开关		300	25mm

 

5、 传感器：限位开关

多个限位开关联动实现整周检测。

结论：

1、激光雷达等依赖传播时间测距的不适用于大水雾等环境不确定场景，且需要软件算法配合，实现难度较大。

2、大量程接近开关可用；气囊测压可用

3、限位开关可通过联动实现整圈检测。