Применение системы ультразвукового диапазона в мобильном роботе

Ультразвуковые датчики широко используются в системах избегания робота. Основываясь на принципе ультразвукового диапазона, разработана система параллельной дальности. Представлен метод аппаратного состава и реализации программного обеспечения системы. Цель феномена, что мультисенсорное параллельное диапазон легко создавать помехи, причина интерференции анализируется и предлагается эффективное решение. Система используется в эксперименте по предотвращению препятствий на мобильном роботе, и приведены результаты экспериментальной калибровки диапазона измерения системы.

Ультразвуковой датчик для измерения расстоянияшироко используется в приложениях, требующих измерения расстояния, таких как мобильные роботы, чтобы избежать препятствий и обращения радаров из -за их преимуществ простой обработки информации, быстрой скорости и низкой цены. Из-за радиационных характеристик ультразвука существующая система многосетенторов использует трансмиссию с круглым робином для уменьшения генерации помех. Этот метод имеет большую слепую точку на расстояние, и производительность в реальном времени не может быть гарантирована. Измерительные данные также являются проблемными для последующей обработки, такой как позиционирование препятствий и дискриминация формы. Они разрабатывают систему ультразвукового диапазона с несколькими датчиками, работающими параллельно. Система используется для экспериментов по предотвращению препятствий на интеллектуальных мобильных роботах, и получаются хорошие результаты.

1 Дизайн системы ультразвуковой дальности

Есть много методов измерения ультразвукового расстояния. В этой статье используется метод времени полета, то есть расстояние рассчитывается путем измерения времени t ультразвуковой волны от датчика передачи через среду распространения до приемного датчика. Его принцип может быть выражен формулой как l = VT/2 (L - расстояние, которое необходимо измерить; V - скорость распространения ультразвуковых волн в воздухе, а T - время транзита). Скорость распространения ультразвука в воздухе связана с температурой окружающей среды, и точность измерения расстояния может быть улучшена за счет компенсации температуры.

1.1 Конструкция аппаратной схемы

В основном он включает в себя верхний компьютер, процессор, схему ультразвукового осциллятора, схему привода, усиление сигнала, формирование и сравнение.

Процессор принимает одно Chip STC12C5410 STC, который совместим с серией 51. Каждый отдельный микрокомпьютер управляет двумя ультразвуковыми датчиками через мультиплексор, которые расположены на передней и задней части робота. Основная задача однокоподобного микрокомпьютера состоит в том, чтобы измерить время транзита и температуры окружающей среды и рассчитать расстояние препятствий. Микрокомпьютер с одним чипсом связывается с хост-компьютером через RS232. Верхний компьютер анализирует полученные данные, чтобы найти препятствия и управление движением робота.

Схема ультразвукового передатчика состоит из двух частей: цепь колебаний и приводная цепь. Целевая цепь представляет собой простую схему, состоящую из затвора NAND, резистора и конденсатора, который может генерировать квадратный сигнал 40 кГц для привлечения ультразвукового датчика для излучения ультразвуковых волн; Приводная схема генерирует ультразвуковой электрический импульс с определенной мощностью для возбуждения ультразвукового датчика, который состоит из 6, а не ворота в параллельной составе, используя способность самого чипа. После того, как последний сигнал, добавленный к ультразвуковому датчику, представляет собой квадратную волну с амплитудой 5 В.

1.2 Дизайн программного обеспечения

В системе однокопьютер с одним чипсом должен управлять 2 таймерами, один используется для измерения времени транзита, а другой используется для установки скорости передачи передачи между одноочисленной и ПК, чтобы обеспечить точность связи ; Управляйте внешним портом прерывания, чтобы контролировать ультразвуковой датчик приемного приема в режиме реального времени, принимать ли отраженный ультразвуковой сигнал; Используйте ввод/вывод для управления датчиком ультразвукового передатчика, чтобы излучать ультразвуковой на определенной частоте; Использование одного протокола шины для управления вводом/выводом для чтения собранного значения температуры. Микрокомпьютер с одним чип также должен получать и обработать команды верхнего компьютера и отправлять данные обратно на верхний компьютер в режиме реального времени в соответствии с требованиями верхнего компьютера.

АУльтразвуковой датчик датчикаСхема разделена на три части: усиление сигнала, формирование и сравнение. Сигнал, полученный ультразвуковым приемным датчиком, является очень слабым, на уровне милливолта сигнал должен быть усилен, прежде чем он может быть обнаружен с помощью одного чип-микрокомпьютера. В этой статье двухэтапные усилительные цепи используются для усиления в общей сложности 1000 раз. Двухэтапные усилительные цепи соединены с помощью связи с сопротивлением. Выход сигнала от усилителя входит в компаратор после прохождения через схему формирования удвоения напряжения. Регулировка опорного напряжения компаратора может изменить диапазон измерений и точность измерения системы батареи. Выход сигнала компаратором подключен к int0 однокополосного микрокомпьютера, запуская прерывание с одной чип.

Коммуникация мультикомпьютер используется для передачи данных между одноквальным компьютером и хост-компьютером. У ПК нет бита управления с несколькими компьютерами, и

модуль ультразвукового датчика отвлеченияНужно использовать программное обеспечение для моделирования битового микроконтроллера TB8/RB8. Шаги установки протокола связи следующие:

1) установить MCU в состояние мониторинга адреса;

2) ПК отправляет набор адресных данных с битом паритета 1;

3) Судьи с одним чип-микрокомпьютерами совпадают ли полученный адрес, что и локальный адрес. Если это то же самое, адрес будет отправлен на хост для заключения соглашения о рукопожатии с хостом;

4) После того, как хост получает адрес, он отправляет данные с битом паритета 0, чтобы уведомить микроконтроллер для отправки информации о расстоянии;

5) Микрокомпьютер с одним чипсом отправляет данные расстояния. После отправки вернитесь к шагу, чтобы продолжить следить за адресом.

Задача состоит в том, чтобы отправлять набор команд запросов в последовательный порт каждые 50 мс в соответствии с установленным протоколом связи, чтобы прочитать информацию о расстоянии, измеренную с помощью одного чип-микрокомпьютера; Найдите препятствие, анализируя информацию о расстоянии чтения и примерно судить о характеристиках формы препятствия; Возьмите необходимые меры по предотвращению препятствий, контролируя работу робота и отобразите ход. Программное обеспечение имеет хороший пользовательский интерфейс, который способствует отладке программы.