设计扫地机器人传感器实训

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1、电子与信息工程学院姓名：奎^班级：电信**-*学号：扫地机器人扫地机器人，又称自动打扫机、智能吸尘、机器人吸尘器等，是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间A完成地板清理工作。一•般采用刷扫和真空方式，将地面杂物先吸纳进入G身的垃圾收纳盒，从而完成地面清理的功能。扫地机器的机身为无线机器，以圆盘型为主。使用充电电池运作，操作方式以遥控器、或是机器上的操作面板。一般能设定吋间预约打扫，自行充电。前方冇设置感应器，可侦测障碍物，如碰到墙壁或其他障碍物，会自行转弯，并依每间不同厂商设定，而走不同的路线，宥

2、规划清扫地区。因为其简单操作的功能及便利性，现今已慢慢普及，成为上班族或是现代家庭的常用家电用品。扫地机器人的机身为自动化技术的可移动装置，与有集尘盒的真空吸尘装置,配合机身设定控制路径，在室内反复行走，如:沿边清扫、集屮清扫、随机清扫、直线清扫等路径打扫，并辅以边刷、中央主刷旋转、抹布等方式，加强打扫效果，以完成拟人化居家清洁效果。扫地机器人的结构大致分为：本体、充电电池、充电座、集尘盒、遥控器。一应用传感器类型1.1红外线传感器红外线传感器是利用红外线的物理性质来进行测量的传感器。红外线乂称红外光，它具有反射

3、、折射、散射、干涉、吸收等性质。任何物质，只要它木身具冇一定的温度（高于绝对零度），都能辐射红外线。红外线传感器测量吋不与被测物体直接接触，因而不存在摩擦，并且宥灵敏度高，反应快等优点。红外线传感器包括光学系统、检测元件和转换电路。光学系统按结构不同可分为透射式和反射式W类。检测元件按工作原理可分为热敏检测元件和光电检测元件。热敏元件应用最多的是热敏电阻。热敏电阻受到红外线辐射吋温度升高，电阻发生变化（这种变化＞4能是变大也可能是变小，因为热敏电阻可分为正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻），通过转换电路变成电

4、信号输出。光电检测元件常用的是光敏元件，通常由硫化铅、硒化铅、砷化铟、砷化锑、碲镉泶三元合金、锗及硅掺杂等材料制成。1.2超声波传感器超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具冇频率高、波K短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透木领很大，尤其是在阳光不透明的固体屮，它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效极。基丁超声波特

5、性研制的传感器称为“超声波传感器”，广泛应用在工业、国防、生物医学等方而。1.3电容传感器电容传感器是将被测的力学量（如位移、力、速度等）转换成电容变化的传感器称为电容传感器。从能量转换的角度而言，电容变换器为无源变换器，需要将所测的力学量转换成电压或电流后进行放人和处理。力学量中的线位移、角位移、间隔、距离、厚度、拉伸、压缩、膨胀、变形等无不与长度宥着密切联系的量；这些景又都是通过长度或者长度比值进行测量的量，而其测量方法的相互关系也很密切。电容式传感器的敏感部分就是具有可变参数的电容器。其最常用的形式是由两个

6、平行电极组成、极间以空气为介质的电容器若。忽略边缘效应，平板电容器的电容为sA/S,式中s为极间介质的介电常数，A为两电极互相覆盖的宥效面积，S为两电极之间的距离。8、A、S三个参数屮任一个的变化都将引起电容量变化，并可用于测量。因此电容式传感器可分为极距变化型、面积变化型、介质变化型三类。极距变化型一般用来测量微小的线位移或由于力、压力、振动等引起的极距变化（见电容式压力传感器）。面积变化型一般用于测量角位移或较大的线位移。介质变化型常用于物位测量和各种介质的温度、密度、湿度的测定。1.4陀螺仪陀螺仪是用高速冋

7、转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的-个或二个轴的角运动检测装置。利用其他原理制成的角运动检测装置起M样功能的也称陀螺仪。高速旋转的物体的旋转轴，对于改变其方向的外力作用冇趋向于垂直方向的倾向。而且，旋转物体在横向倾斜时，重力会向增加倾斜的方向作用，而轴则向垂直方向运动，就产生了摇头的运动（岁差运动）。当陀螺经纬仪的陀螺旋转轴以水平轴旋转吋，由于地球的旋转而受到铅直方h'd旋转力，陀螺的旋转体A水平面内的子午线方向产生岁差运动。当轴平行于子午线而静止时可加以应用。二传感器完成的工作2.1红外线传感器红

8、外距离感应是利用红外线传感器来测量距离的技术，利用红外线传感器来检测距离，红外线传感器安装在扫地机器人的周鬧，通过向外发射红外线，红外线碰到墙面反射回来，传感器把采集的信号送给处理器来处理，处理器计算出距离，告诉扫地机器人距离障墙面多远，扫地机器人采取措施清扫道路。阁2-1红外线传感器安装位置2.2超声波传感器超声波是一种一定频率范m的声波。利用超声波躲避近距离的障碍物。