避障机器人设计_郑州军模航模厂家详解.pptx

√河南汇联制造精心制作 避障避险机器人设计 主要内容 一、比赛要求 二、机器人总体方案设计 三、机器人各部分硬件电路设计 ? 机器人主控系统 ? 机器人传感器系统 ? 机器人执行系统 ? 机器人电源模块 一、比赛要求 （一）比赛任务 小车从出发区出发后，沿车道行驶一圈，并返回出发区。 （二）比赛场地 注： ⑴ ⑦⑧⑨为遮挡墙，固定于场地表面，距离场地表面高度大于 10cm，厚度大约2cm。 ⑵ ①②③④⑤⑥为遮挡柱，固定于场地表面，距离场地表面高度大于10cm，横截面为4cm × 4cm(误差为+0.3cm)正方形。 二、总体方案设计 总体方案采用模块化设计。 二、总体方案设计 ?机器人主控系统：是机器人控制系统的核心。 ?机器人传感器系统：起到了环境数据采集及处理的作用，它把处理的数据传给机器人控器系统。 ?机器人执行系统：机器人的所有动作均由起执行系统完成，对于小型机器人来说，它的执行系统一般由直流电机驱动机械传动机构来完成动作。 ?机器人电源模块：电源模块将给前三部分提供电力动能。 （一）机器人主控系统设计 (1)硬件系统 机器人主控系统硬件包括：微处理器、存储器、键盘电路、显示电路、I/O驱动电路、电源供电电路等。 (2)软件系统 机器人主控系统软件包括：系统启动程序、各模块硬件设备驱动程序、实时操作系统等。 根据传感器的作用分，一般传感器分为： 内部传感器（体内传感器）：主要测量机器人内部系统，比如温度，电机速度，电机载荷，电池电压等。 外部传感器（外界传感器）：主要测量外界环境，比如距离测量，声音，光线。 根据传感器的运行方式，可以分为： 被动式传感器：传感器本身不发出能量，比如CCD，CMOS摄像头传感器，靠捕获外界光线来获得信息。 主动式传感器：传感器会发出探测信号。比如超声波，红外，激光。但是此类传感器的反射信号会受到很多物质的影响，从而影响准确的信号获得。同时，信号还狠容易受到干扰，比如相邻两个机器人都发出超声波，这些信号就会产生干扰。 （二）传感器电路设计 其原理就是一个旋转的反射镜，将激光光束或者超声波按一定间隔反射出去，然后根据旋转得角度和时间差来得到不同角度得距离值。采用典型 的TOF原理。 对于激光传感器而言，有3种检测方式： 1）使用脉冲激光，按一定间隔发射激光，然后计算返回时间。这种方法和超声波一样，但是激光速度太快，所以对检测元件要求太高，一般不用这种方式。 2）使用不同频率的激光，按照一点顺序，发射不同频率得激光，通过检测返回光束得频率来得到距离。 3）相位差。通过检测发射激光和反射激光得相位差来得到距离。 多数激光传感器使用这种方法。  1、测距激光传感器： 超声波传感器是基于TOF原理。首先发射一组声波脉冲信号，然后一个积分器就开始计算发射时间。一个返回信号阀值接着就会被设定来接受回波信号，这个阀值会随着时间的增加而减小，因为回波会随着距离的增加而发散，从而强度变小。 但是在刚发射信号的时候，返回信号的阀值会被设定的很高以防止发射波直接触发接受器，但是这样造成一个问题，就是如果检测的距离很短，在阀值没有下降之前，返回信号已经到达接收器，这时，接收器会认为这个返回信号是刚发出的信号，从而拒绝接受。因此超声波传感器就会有一个探测盲区，没法对近距离物体探测。 2、测距超声波传感器： 一般超声波探测器的频率为40Hz，探测范围为12cm－5m，精度为98%-99.1%,分辨率为2cm。同时超声波是一个20－40度角的面探测，所以可以使用若干个超声波组成一个超声波阵列来获得180度甚至360的探测范围。 超声波还有其它几个缺点，比如交叉感应，扫描频率低，尤其是使用超声波阵列的时候，还有回波衰减，折射等问题。 不过对于移动机器人来说，超声波还是目前最廉价和有效的传感器。 2、测距超声波传感器： TOF（time of flight)原理: 距离＝速度×时间 比如声波传输速度是0.3m/ms，如果3m的距离，需要10ms才能到达。然后通过计算这个返回的时间差来确定距离。但是如果是光速的话，光速是0.3m/ns，同样3m的距离，光只要10ns就到了。这就对检测元件提出了非常高的要求。这也是激光传感器价格居高不下的原因。 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????