超聲波傳感器在機器人自動導航的應用
發布時間:2018-09-25 責任編輯:xueqi
【導讀】機器人自主定位導航看是簡單實則需根據地圖數據+算法的結合實現真正的自動化自動導航;機器人導航可以分為三個部分,包括定位、建jian圖tu以yi及ji運yun動dong控kong製zhi。而er自zi主zhu導dao航hang需xu要yao解jie決jue的de是shi智zhi能neng移yi動dong機ji器qi人ren與yu環huan境jing進jin行xing自zi主zhu交jiao互hu,尤you其qi是shi點dian到dao點dian自zi主zhu移yi動dong的de問wen題ti,這zhe需xu要yao更geng多duo的de技ji術shu支zhi持chi。下xia麵mian我wo們men通tong過guo用yong於yu機ji器qi人ren自zi動dong導dao航hang的de超chao聲sheng波bo傳感器這篇文章來了解機器人自動導航的相關技術支持。

眾所周知,在動物界中螞蟻和蜜蜂都是出色的導航員。撒哈拉沙漠螞蟻可以在高於60°C的(de)惡(e)劣(lie)條(tiao)件(jian)下(xia)覓(mi)食(shi)並(bing)生(sheng)存(cun)下(xia)去(qu)。在(zai)這(zhe)種(zhong)極(ji)端(duan)環(huan)境(jing)下(xia),它(ta)們(men)無(wu)法(fa)像(xiang)其(qi)他(ta)螞(ma)蟻(yi)一(yi)樣(yang)使(shi)用(yong)信(xin)息(xi)素(su)跟(gen)蹤(zong)自(zi)己(ji)的(de)長(chang)距(ju)離(li)路(lu)程(cheng)返(fan)回(hui)巢(chao)穴(xue)。相(xiang)反(fan),他(ta)們(men)采(cai)用(yong)一(yi)種(zhong)被(bei)稱(cheng)為(wei)路(lu)徑(jing)集(ji)成(cheng)的(de)生(sheng)物(wu)計(ji)算(suan)。它(ta)們(men)通(tong)過(guo)天(tian)空(kong)亮(liang)度(du)指(zhi)南(nan)針(zhen)(它們看待天空亮度顏色的模式和我們人類有很大的差別)和(he)計(ji)量(liang)學(xue)刺(ci)激(ji)來(lai)估(gu)計(ji)當(dang)前(qian)的(de)位(wei)置(zhi)。路(lu)徑(jing)集(ji)成(cheng)不(bu)僅(jin)可(ke)用(yong)於(yu)安(an)全(quan)返(fan)回(hui)巢(chao)穴(xue),還(hai)有(you)助(zhu)於(yu)學(xue)習(xi)所(suo)謂(wei)的(de)矢(shi)量(liang)記(ji)憶(yi)。這(zhe)些(xie)記(ji)憶(yi)已(yi)經(jing)被(bei)證(zheng)明(ming)足(zu)以(yi)讓(rang)螞(ma)蟻(yi)和(he)蜜(mi)蜂(feng)產(chan)生(sheng)目(mu)標(biao)導(dao)向(xiang)的(de)導(dao)航(hang)。由(you)於(yu)這(zhe)些(xie)能(neng)力(li)能(neng)夠(gou)讓(rang)螞(ma)蟻(yi)和(he)蜜(mi)蜂(feng)導(dao)航(hang)數(shu)百(bai)裏(li),所(suo)以(yi)這(zhe)種(zhong)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)在(zai)人(ren)造(zao)代(dai)理(li)設(she)備(bei)的(de)應(ying)用(yong)上(shang)具(ju)有(you)很(hen)大(da)的(de)潛(qian)力(li)。
隨著科技自動化的發展,人類憑借機器學習和受昆蟲啟發的基於矢量的導航係統,代理設備可以無需依靠GPS就能夠達到關鍵地點,實現真正的自動化。機器人可以使用攝像機和其他傳感器獲得的信息,根據環境感官線索學習如何獨立導航。
障礙物的有效規避
基(ji)於(yu)圖(tu)像(xiang)的(de)人(ren)體(ti)部(bu)位(wei)檢(jian)測(ce)的(de)深(shen)度(du)學(xue)習(xi),我(wo)們(men)可(ke)以(yi)看(kan)到(dao)孩(hai)子(zi)在(zai)機(ji)器(qi)人(ren)麵(mian)前(qian)移(yi)動(dong),可(ke)能(neng)阻(zu)礙(ai)住(zhu)了(le)機(ji)器(qi)人(ren),機(ji)器(qi)人(ren)要(yao)識(shi)別(bie)出(chu)這(zhe)是(shi)人(ren)還(hai)是(shi)自(zi)行(xing)車(che),所(suo)以(yi)這(zhe)就(jiu)需(xu)要(yao)對(dui)人(ren)體(ti)部(bu)位(wei)進(jin)行(xing)檢(jian)測(ce)識(shi)別(bie)不(bu)僅(jin)需(xu)要(yao)激(ji)光(guang)雷(lei)達(da),還(hai)需(xu)要(yao)多(duo)傳(chuan)感(gan)器(qi)數(shu)據(ju)的(de)融(rong)合(he),實(shi)現(xian)有(you)效(xiao)避(bi)障(zhang)和(he)自(zi)主(zhu)導(dao)航(hang)。工(gong)釆(釆)網(wang)提(ti)供(gong)兩(liang)款(kuan)超(chao)聲(sheng)波(bo)傳(chuan)感(gan)器(qi)倒(dao)是(shi)用(yong)於(yu)機(ji)器(qi)人(ren)自(zi)動(dong)導(dao)航(hang)他(ta)們(men)分(fen)別(bie)是(shi):

超聲波避障傳感器MB1043是一款高分辨率(1mm)、高gao精jing度du低di功gong耗hao的de超chao聲sheng波bo傳chuan感gan器qi,它ta在zai設she計ji上shang,不bu僅jin對dui幹gan擾rao噪zao音yin做zuo了le處chu理li,具ju備bei抗kang噪zao音yin幹gan擾rao能neng力li。而er且qie對dui於yu大da小xiao不bu同tong的de目mu標biao,和he變bian化hua的de供gong電dian電dian壓ya,做zuo了le靈ling敏min度du的de補bu償chang。另ling外wai還hai具ju備bei標biao準zhun的de的de內nei部bu溫wen度du補bu償chang,使shi得de測ce量liang出chu來lai的de距ju離li數shu據ju更geng加jia精jing準zhun。應ying用yong於yu室shi內nei環huan境jing,它ta是shi一yi款kuan很hen不bu錯cuo的de低di成cheng本ben解jie決jue方fang案an!

機器人超聲波傳感器 - MB7360是一款高分辨率(1mm)、高(gao)精(jing)度(du)低(di)功(gong)耗(hao)的(de)超(chao)聲(sheng)波(bo)傳(chuan)感(gan)器(qi),它(ta)在(zai)設(she)計(ji)上(shang),不(bu)僅(jin)對(dui)幹(gan)擾(rao)噪(zao)音(yin)做(zuo)了(le)處(chu)理(li),具(ju)備(bei)抗(kang)噪(zao)音(yin)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)。而(er)且(qie)對(dui)於(yu)大(da)小(xiao)不(bu)同(tong)的(de)目(mu)標(biao),和(he)變(bian)化(hua)的(de)供(gong)電(dian)電(dian)壓(ya),做(zuo)了(le)靈(ling)敏(min)度(du)的(de)補(bu)償(chang)。另(ling)外(wai)還(hai)具(ju)備(bei)標(biao)準(zhun)的(de)的(de)內(nei)部(bu)溫(wen)度(du)補(bu)償(chang),可(ke)選(xuan)的(de)外(wai)部(bu)溫(wen)度(du)補(bu)償(chang),使(shi)得(de)測(ce)量(liang)出(chu)來(lai)的(de)距(ju)離(li)數(shu)據(ju)更(geng)加(jia)精(jing)準(zhun)。直(zhi)接(jie)輸(shu)出(chu)精(jing)確(que)的(de)距(ju)離(li)讀(du)數(shu),節(jie)省(sheng)了(le)MCU的資源,更合適應用於機器人領域。
超聲波定位導航
超聲波定位導航的工作原理是由超聲波傳感器發射探頭發射出超聲波,超(chao)聲(sheng)波(bo)在(zai)介(jie)質(zhi)中(zhong)遇(yu)到(dao)障(zhang)礙(ai)物(wu)而(er)返(fan)回(hui)接(jie)收(shou)裝(zhuang)置(zhi)。通(tong)過(guo)接(jie)收(shou)自(zi)身(shen)發(fa)射(she)的(de)超(chao)聲(sheng)波(bo)反(fan)射(she)信(xin)號(hao),根(gen)據(ju)超(chao)聲(sheng)波(bo)發(fa)出(chu)及(ji)回(hui)波(bo)接(jie)收(shou)時(shi)間(jian)差(cha)及(ji)傳(chuan)播(bo)速(su)度(du),計(ji)算(suan)出(chu)傳(chuan)播(bo)距(ju)離(li)S,就能得到障礙物到機器人的距離,即有公式: S=Tv/2 式中,T—超聲波發射和接收的時間差;v—超聲波在介質中傳播的波速。

優點:
成本低廉;
可以識別紅外傳感器識別不了的物體,比如玻璃、鏡子、黑體等障礙物;
缺點:
容易受天氣、周圍環境(鏡麵反射或者有限的波束角)等以及障礙物陰影,表麵粗糙等外界環境的影響;由於超聲波在空氣中的傳播距離比較短,所以適用範圍較小,測距距離較短。采集速度慢,導航精度差;

為解決超聲波定位導航中的不足,本文提供了超聲波傳感器 - MB1004的解決方案,該傳感器是一款專門有高低電平報警信號輸出的接近傳感器,可測範圍可達213cm,適用於行人檢測、停車檢測等。當行人進入檢測範圍內,MB1004就會輸出由低電平變成高電平的報警信號。同時它也具備輸出目標具體距離的功能,通過RS232輸出距離數據。MB1004是一款非常低成本的人體檢測超聲波傳感器。同樣適用於接近區域探測、行人檢測 展台/信息亭、機器人自動導航、自主導航、多傳感器陣列、近距離檢測等領域。
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