Sonar ultra-sónico para pequenos robots

Abstract

O presente documento tem como objectivo descrever a implementação de um Sonar ultra-sónico para pequenos robots. O tema desta dissertação surgiu a partir da observação das limitações existentes nos sistemas ultra -sónicos de detecção de obstáculos disponíveis para os sistemas robóticos. Assim, foi decidido construir um array utilizando sensores de baixo custo. Estes transdutores apresentam contudo um diâmetro com o dobro do com- primento de onda o que hão permite, à primeira vista construir um array que evite aliasing espacial. Para resolver este problema é proposto um array do tipo 1.5D que permite evitar o aliasing. Foi desenvolvido todo o hardware de geração e aquisição de sinal que inclui um DSP de baixo custo para a realização dos algoritmos. Foi igualmente desenvolvido o software de processamento digital de sinal para detecção dos obstáculos a partir dos sinais captados pelo array. Testes realizados com o sistema confirmaram a correcta detecção de obstáculos num feixe de ±40°.

This document describes the practical implementation of an ultrasonic Sonar for small robots. This idea comes up from the observation of the limita- tions of existing obstacle avoidance ultrasonic systems available for robotic systems. So it was decided to build an ultrasonic array with low cost sen- sors. These transducers have a diameter that is twice the wavelength of the emitting signal making them on a first sight useless to build an aliasing free array. To solve this problem a 1.5D array is proposed leading to an alias free array. All the generation and acquisition hardware was developed which includes a low cost DSP for real time signal processing. The algorithm for obstacle detection using the signals acquired by the array was also developed. Real field tests showed the ability of the system to detect obstacles in a beam of ±40°.