Estudio comparativo de datos empíricos obtenidos de sensores utilizados para medir la distancia de obstáculos

Study Comparing Empirical Data on Sensors used to Measure Obstacle Distance

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Abstract (es)

Contexto: Los sensores electrónicos tienen un papel crucial en diferentes aplicaciones como la robótica o la automatización industrial o doméstica. Los sensores pueden medir variables ambientales esenciales para alimentar algoritmos digitales de procesamiento de señales y realizar acciones de una manera más eficiente. Los sensores que se utilizan para mediciones de distancia siguen enfoques diferentes. Sin embargo, es difícil encontrar un estudio con comparaciones de desempeño.

Método: Se realizó un estudio empírico para evaluar y comparar el rendimiento de sensores ultrasónicos e infrarrojos en situaciones de detección frontal y lateral, considerando variaciones de ángulo y distancia.

Resultados: Los resultados muestran que el sensor ultrasónico detecta la distancia con buena precisión a lo largo de su rango operacional. Sin embargo, la medida de distancia se torna inexacta cuando el obstáculo no está ortogonal al sensor. El sensor ultrasónico mostró gran precisión en la detección de largo alcance de obstáculos frontales, mientras que el sensor infrarrojo se desempeñó mejor en distancias cortas con obstáculos en ángulo. Un análisis estadístico confirmó la presencia de correlaciones lineales fuertes, especialmente en el caso del sensor ultrasónico, lo que respalda el uso complementario de ambos sensores en aplicaciones de medición de distancias.

Conclusiones: La evaluación de sensores ultrasónicos e infrarrojos para la medición de distancias en aplicaciones que involucran robótica y el Internet de las cosas reveló que los primeros son más fiables para obstáculos distantes y ortogonales, mientras que los segundos funcionan mejor en distancias cortas y con superficies en ángulo, resaltando sus fortalezas complementarias y la necesidad de futuras mejoras para abordar la sensibilidad ambiental y otras limitaciones de detección.

Abstract (en)

Context: Electronic sensors play a crucial role in different applications such as robotics or industrial or home automation. Sensors can measure essential environmental variables in order to feed digital signal processing algorithms and perform actions more efficiently. The sensors used for distance measurements follow different approaches. However, it is difficult to find a study with performance comparisons.

Method: An empirical study was performed to evaluate and compare the performance of ultrasonic and infrared sensors in frontal and lateral detection situations while considering distance and angle variations.

Results: The results show that the ultrasonic sensor detects the distance with good accuracy along its operational range. However, the distance measure is inaccurate when the obstacle is not orthogonal to the sensor. The ultrasonic sensor showed high accuracy in long-range, frontal obstacle detection, while the infrared sensor performed better at short distances with angled obstacles. Statistical analysis confirmed strong linear correlations, especially for the ultrasonic sensor, supporting the complementary use of both sensors in distance measurement applications.

Conclusions: An evaluation of ultrasonic and infrared sensors for distance measurement in applications involving robotics and the Internet of Things revealed that the former are more reliable for distant, orthogonal obstacles, while the latter perform better at short distances on angled surfaces, highlighting their complementary strengths and the need for future improvements to address environmental sensitivity and detection limitations.