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第八讲:运动控制 王国利 第十五讲提要 博创科技移动机器人实例 传感器与感知? 传感器与感知? 传感器与感知? 传感器与感知? 传感器与感知? 传感器与感知? 传感器与感知? 传感器与感知? 传感器与感知? 传感器与感知? 传感器与感知? 传感器与感知? 传感器与感知? 传感器与感知? 传感器与感知? 传感器与感知? 传感器与感知? 传感器与感知? 移动机器人运动学? 传感器与感知? 移动机器人运动学? 传感器与感知? 传感器与感知? 传感器与感知? 传感器与感知? 传感器与感知? 传感器与感知? 传感器与感知? 传感器与感知? 传感器与感知? 传感器与感知? 全球定位系统(GPS) 基本概况 - 由美国军方开发（73年） - 78年发射第一颗星 - 93年完成24颗卫星部署 - 95年7月完成 特点 - 卫星部署在 20180 公里 - 无尘埃、建筑物、高山遮挡 - 直线传播方式 - 21颗工作卫星，3颗备用卫星 - 均匀分布在6个平面轨道 全球定位系统(续) 卫星分布特点 - 位于地平线上至少有4颗卫星可见，最多11颗 - 定位至少需要4颗卫星可见 定位方法概述 - GPS 接收器被动接受卫星发送数据 - 卫星数据到达的时间差估计星距 - 3个卫星提供3轴位置信息 - 1个卫星提供时间校正（4个原子时钟） - 基于三角测量推算定位信息 全球定位系统(续) 三角测量原理 已知 确定 有源测距 传输时间有源测距 基本原理： - 发射声或电磁波 - 接收反射回来的信号 - 将信号的传输时间换算成传输距离 关键概念 - 传输距离 - 传输速度 - 传输时间 声的速度：0.3m/ms 电磁信号：0.3m/ns 三角法有源测距 - 发射器：单束光照射 - 接受器：照射光斑 - 计算原理 发射 接收 超声传感器 基本原理 - 发送超声压力波包 - 测量该波包反射和回到接收器的时间 - 计算到引起反射物体的距离 =343m/s 超声传感器(续) - 频率低，距离长，时间长 - 发射与接收可分离 但应接近 Like Bat, dolphin 超声传感器(续) - 优点：坚固、简单、廉价、低能耗 - 缺点：分辨率/探测距离受限 - 因素：信号波长、介质温度/密度 背景噪声 - 应用：点测/成形（二维半） 超声传感器(续) 光测距仪 - 直接延迟时间测量 原理：同超声波 - 三角法 精度最好 Location of the spot on the detector corresponds to the distance to the target surface, Optics to covert horizontal distance to vertical distance 光敏传感器 - 输出电阻正比于感光强度 - 光敏三极管感光：光强/导通 - 发光二极管：发射光源 - 光源：可见光/红外光/激光 - 测量距离/位移/变形 ???????????????????????????????????????????????????????????????????? * ???????????????????????????????????????????????????????????????????? * 主要内容 移动机器人传感与感知 参考第四章内容 出版社：西安交通大学出版社 ISBN：9787560521619 出版时间：2006-9-1 版次：1 印次： 页数：327 字数：266000 纸张：胶版纸 传感器与感知 基本概念回顾 感知任务: 获取(感知)自身状态或环境的信息 传 感 器: 用于定量感知自身状态或 环境特定物质属性的 电子/机械/化学设备 感知在移动机器人系统中的地位 定位 认知 控制 感知 位置地图 环境 规 划 建 模 传