避障机器人设计_郑州军模航模租赁详解.pptx

河南汇联制造诚信推荐;主要内容;一、比赛要求;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;二、总体方案设计;（一）机器人主控系统设计;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。; 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。 ; 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??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。; 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。; 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。 ; (1)红外传感器原理：利用三角测量法。 三角测量法（Triangulation-based):就是把发射器和接受器按照一定距离安装，然后与被探测的点形成一个三角形的三个顶点，由于发射器和接收器的距离已知，发射角度已知，反射角度也可以被检测到。因此检测点到发射器的距离就可以求出。 假设发射角度是90度的情况，D=f(L/x) ;3、红外传感器;;3、红外传感器;4、基于红外传感器的电路设计;红外传感器实物图片;4、基于红外传感器的电路设计;4、基于红外传感器的电路设计;4、基于红外传感器的电路设计;4、基于红外传感器的电路设计;（ 2）红外接收器的选择;（三）执行电路设计;舵机结构简介;舵机结构简介;舵机结构简介;电机控制板：驱动电机和接受电位器反馈回来的信息。 电位器：通过其旋转后产生的电阻的变化，把信号发送回电机控制板，使其判断输出轴角度是否输出正确。 齿轮组：力量的放大，使小功率电机产生大扭矩。;舵机结构示意图;舵机结构简介;从顶部来看电机与电位器，与电机齿轮直接相连的为第一级放大齿轮。;舵机控制系统;舵机控制系统;舵机控制系统;舵机控制系统;舵机控制系统;（四）电源模块;（四）电源模块;（四）电源模块;（五）机械结构设计; 1、前轮定位的调整;（五）机械结构设计;44