能躲避障碍物小车制作过程

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1、能躲避障碍物的小车制作过程圆梦小车StepbyStep之六www.embedream.com圆梦小车StepbyStep之六——让小车“看到”障碍物前一篇讲述了如何在“路”上行走，本篇让小车学会“看到”避障物！机器视觉中最接近人眼的莫过于摄像头了，可图像处理小车的“大脑”对付不了，至少目前的“大脑”能力不够，等进化后也许能够应付。为了能“看到”障碍物，小车目前能用的主要是各类测距传感器，典型的有超声波和红外两种，此外还有利用光线的反射强弱来判断的，这种方式不具备“测距”功能，但可以判断有无！因为不同物体表面及颜色反射的能力不同（看后面的数据）

2、。本文主要讨论的是机器人中最常用的红外测距传感器——GP2D12。一、“看到”障碍物的眼睛——红外测距传感器首先认识一下：之所以选择GP2D12红外测距传感器，理由如下：首先是因为在机器人活动中（不包含工业机器人）这个传感器最常用，几乎每家国外的第1页共14页圆梦小车StepbyStep之六www.embedream.com机器人配件供应商都提供。使用Google英文版搜索一下“MiniSumo”，你将会发现GP2D12使用是多么普遍。其二是因为它的测距范围和小车的“个头”及运动速度匹配，对于10cm见方、运动速度10–30cm/s的小个头，

3、能“看到”几米开外的东西意义不大，而10–80cm正是它所要关注的范围。GP2D12的工作原理我理解为（仅供参考，欢迎指正）：它是由一个红外发射管和一个PSD（PositionSensingDevice位置敏感检测装置）以及相应的计算电路构成，Sharp公司的PSD很有特色，它可以检测到光点落在它上面的微小位移，分辨率达微米，GP2D12正是利用这个特性实现了几何方式测距。红外发射管发出的光束，遇到障碍物反射回来，落在PSD上，构成了一个等腰三角形，借助于PSD可以测得三角形的底，而两个底角是固定的，由发射管确定，此时便可通过底边推算出高，也

4、就是我们所要的距离。如下图所示：障碍物此处即光束的位置。此角度不变红外发射管PSD从图中可以看出，这是一个顶角极锐的等腰三角形，底边只有2cm，高却要有10–80cm，所以PSD的分辨率必须极高，否则微小的偏差都会带来距离的巨大误差。从这一点第2页共14页圆梦小车StepbyStep之六www.embedream.com也可以得出，它的测距结果很难稳定、精确，毕竟比值太大。因为PSD的尺寸有限，从图中就很容易理解为何它的测量距离超出范围后就不可能是有效数据，连趋势都得不到。从上述原理描述还可以知道，它不是连续测量，得到底边长度后，必须经过计算

5、才能得到距离值，然后转换为模拟信号输出。这两个推论在那篇“SharpGP2D12applicationNote”（应用指南）有所印证，具体表现为它测距的强指向性和输出的不确定性（噪音高达200mV，相对于2.4V的满量程输出而言达5%）。这篇文章好像是国外一个爱好者写的，他做了大量的测试，对使用者掌握GP2D12的性能及合理的使用它极有帮助。此文二年前下载于www.acroname.com（这是一个很不错的机器人网站），如果找不到，可到http://www.embedream.com/bbx/cgq/2007-05-10/4.html下载。S

6、harpGP2D12的主要技术参数如下：（摘自上述应用指南）Range范围:10to80cmUpdatefrequency/period刷新频率/周期:25Hz/40msDirectionofthemeasureddistance测距方向性:Verydirectional,duetotheIRLEDMaxadmissibleangleonflatsurface最大允许角度:>40°Powersupplyvoltage电源电压:4.5to5.5VNoiseontheanalogoutput模拟输出噪音:<200mVMeanconsumption

7、平均功耗:35mAPeakconsumption峰值功耗:about200mA第3页共14页圆梦小车StepbyStep之六www.embedream.com总有人问GP2D12是否能用于某些场合？如果能仔细吃透上述指标，自然会有答案。还有人问它与超声波传感器那个好，我想这些指标也会告诉你！至于更详细的内容，读者可进一步阅读GP2D12的数据手册以及上面介绍的应用指南，在此我就不再赘述。二、GP2D12的使用从手册上可知，GP2D12的输出为0.4V–2.4V模拟信号，对应80–10cm距离，输出与距离间的关系成反比，且为非线性。要使用它，首

8、先必须具有AD转换，这点圆梦小车具备，且十分适合，因为圆梦小车的MCU供电电压为3.3V，其内带的AD满量程也为3.3V，对于2.4V的GP2D12输出信号，利用率