实用型智能吸尘器传感器技术初探.pdfVIP

现代制造技术与装备 2009第1期总第188糍J 实用型智能吸尘器传感器技术初探 蔚彩蓉 (内蒙古科技大学高职院，包头014010) 摘 要：对智能吸尘器的传感器技术进行初步研究，同时，将该技术应用到实际的项目中，以期开发出价格 低、体积小，同时覆盖率能够满足家庭应用的性价比较高的实用型智能吸尘器产品。 关键词：吸尘器 智能 单片机 传感器 随着消费水平的提高，人们越来越要求小家电应该充 超声波传感器相对于其它类型的传感器有如下优点： 分体现“智能、安全、多功能、节能和环保”的优势，只有这 环境适应能力强，在阴影、灰尘、烟雾等环境下，应用不受 样，“它”才会备受人们的欢迎和喜爱，作为小家电自身也 限制，对于吸尘器这一点尤为重要。而且超声波传感器比 才会有更为广阔的发展前景，而目前商场里的吸尘器无 视觉传感器和激光测距仪便宜，不容易损坏。‘在吸尘过程 一不是传统设计的使用方式，这使得同样形式的吸尘器 中，通常只需要辨别物体的大致形状和与机器人的距离 的竞争越来越大，而传统模式的吸尘器已越来越不能满 并不需要诸如颜色、类别等信息。此外，视觉传感器如摄 足消费者追求新颖的要求。因此，人们需要一款价格低、 象机得到的距离信息．，主要根据物体所成像的相对灰度 体积小，同时覆盖率能够满足家庭应用的性价比较高的 等级决定，物体像的灰度信息会随光线变化而变化，所以 实用型智能吸尘器产品。 在相对黑暗的环境中，其很难判断物体的远近。而超声波 本文针对智能吸尘器的关键技术之一——传感器的 传感器通过波的发射接收时间来测量距离信息，对环境 选择及其实现作了初步探讨。该智能吸尘器的控制器拟 的光线无要求。 用51系列单片机。 考虑到超声波传感器方向性差，用多个传感器并采用 1传感器总体方案 数据融合技术获得所需的外界信息。 移动机器人上常用的测距传感器有超声波传感器，红 2超声波探测原理 外传感器、视觉传感器、激光测距仪等。 红外传感器采用发射固定波长红外线并接受同一回 (16kHz以上)的声波。超声传感器是由压电陶瓷晶片、锥形 波的主动方式，探测视角小，方向性强，测营精度高、反应 辐射喇叭、金属网格等构成。其中，压电陶瓷晶片是传感 速度快。但其缺点是受环境影响较大，红外探测头稍被灰 器的核心。锥形辐射喇叭主要是使发射与接收超声波的 尘污染，其测量精度就会大大下降，而且探测距离比较 能量集中，并使传感器有一定的辐射角；金属网格则起到 近，一般不超过1米。 保护作用，但不影响超声波的发射与接收。常用的超声传 激光测距仪根据扫描机构的不同可分为2D和3D两感器，其中心频率约为40KHz。 种，分别进行二维和三维环境的测距。3D激光测距仪除了 超声波测距原理是通过超声波发射器向某一方向发 提供障碍物的距离信息，还提供激光的反射度信息，可以 射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中 利用激光强度图进行障碍物的检测。但3D激光测距仪价 传播，途中碰到障碍物就立即返网来，超声波接收器收到 格昂贵而笨重，且成像速度较慢，限制了它的进一步应 反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为 用。相比而言，2D激光测距仪只在二维平面内扫描，结构 C，而根据计时器记录的测出发射和接收同波的时间差t， 简单，扫描速度快且数据点密集精确。有些激光测距仪需 就町以计算出发射点距障碍物的距离s，即：S=Ct／2。图 要安装路标配合，不适用于智能吸尘器在室内使用。 1为超声探测原理框图。 立体