基于超声波测距的机器人模糊避障研究

《基于超声波测距的机器人模糊避障研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、目录摘要31引言41.1选题的背景及意义41.2机器人的发展综述52超声波测距62.1超声波概论62.2两种常用的超声波测距方案62.2.1基于单片机的超声波测距系统62.2.2基于CPLD的超声波测距系统72.3超声波测距的工作原理83机器人的模糊避障系统93.1移动机器人的避障传感器93.1.1激光传感器93.1.2视觉避障93.1.3超声传感器93.2避障系统设计思想103.2.1超声传感器的幻影现象103.2.2模糊避障算法设计114硬件系统设计134.1超声波测距系统硬件设计134.2单片机的内部结构144.

2、3单片机最小系统电路144.4超声波发射系统电路154.5超声波接收系统电路164.6显示模块的设计174.7机器人避障的硬件系统185系统软件设计196结论与总结22致谢23参考文献24附录125附录226-32-基于超声波测距的机器人模糊避障研究电子信息工程***指导老师***摘要：移动机器人在工作的时候不可避免地受到障碍物的干扰，障碍物会严重影响机器人的工作效率，碰撞时更会使机器人损坏，所以实现机器人的自动避障非常重要。本论文在分析了智能移动机器人避障常用传感器的基础上，提出了基于超声波传感器测距的移动机器人的模

3、糊避障系统，详细介绍了超声波传感器的原理和特性，采用单片机AT89C52为核心，用超声波测距的方法检测障碍物，通过单片机对信号的处理，驱动电机的转向，左右前进与后退，从而达到自动避障的功能。通过实践得出模糊避障控制机理和策略易于接受和理解，便于应用开发，模糊避障算法对环境有很大的适应性，机器人能在不同的环境条件下实现了避障。关键词：AT89C52单片机；移动机器人；超声波传感器；超声波测距-32-1引言随着机器人技术的发展，自主移动机器人以其灵活和智能等特点，在人们的生产、生活中的应用越来越广泛。移动机器人是一个集环境

4、感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统。随着计算机科学的发展可以通过单片机控制来实现对其行驶方向、启动、停止以及速度的控制，无需人工干预，操作人员可以通过修改移动机器人的控制程序来改变它的行驶方式。移动机器人的避障运动一直是一个重要课题，实现避障的方法主要有超声波避障、视觉避障、红外传感器、激光避障、微波雷达等。目前超声波避障实现方便，计算简单，易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到实用的要求，因此成为常用的避障方法。本研究提出了基于超声波测距的机器人模糊避障研究，从而获得了有效的实验结果。

5、1.1选题的背景及意义目前单片机渗透到我们生活的各个领域，导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人超声波是频率高于20KHz的声波，它方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远，可用于测距，测速，清洗，焊接，碎石、杀菌消毒等。在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。超声波因其频

6、率下限大约等于人的听觉上限而得名。一般认为超声波的发现是意大利科学家斯帕拉捷，他习惯晚饭后到附近的街道上散步。他常常看到，很多蝙蝠灵活的在空中飞来飞去，却从不会撞到树上或者墙壁上。这个现象引起了他的好奇：蝙蝠凭什么特殊本领在夜空中自由自在的飞行呢？　　1793年夏天，一个晴朗的夜晚，喧腾热闹的城市渐渐平静下来。斯帕拉捷匆匆吃完饭，便走出街口，把笼子里的蝙蝠放了出去。当他看到放出去的几只蝙蝠轻盈敏捷地来回飞翔时，不由得惊叫起来。因为那几只蝙蝠，眼睛全被他蒙上了，都是“瞎子”呀。　　斯帕拉捷为什么要把蝙蝠的眼睛蒙起来呢？原

7、来，每当他看到蝙蝠在夜晚轻巧自如的飞翔时，总认为这些小精灵一定长着一双特别敏锐的眼睛，假如他们的眼睛瞎了，就不可能在黑夜中灵巧的多过各种障碍物，并且敏捷的捕捉飞蛾了。然而事实完全出乎他的意料，斯帕拉捷很奇怪：不用眼睛，蝙蝠凭什么来辨别前方的物体，捕捉灵活的飞蛾呢？　　于是，他把蝙蝠的鼻子堵住。结果，蝙蝠在空中还是飞的那么敏捷、轻松。“难道它薄膜似的翅膀，不仅能够飞翔，而且能在夜间洞察一切吗？”斯帕拉捷这样猜想。他又捉来几只蝙蝠，用油漆涂满它们的全身，然而还是没有影响到它们飞行。　　最后，斯帕拉捷堵住蝙蝠的耳朵，把它们放

8、到夜空中。这次，蝙蝠可没有了先前的神气，它们像无头苍蝇一样在空中东碰西撞，很快就跌落在地。　　啊！蝙蝠在夜间飞行，捕捉食物，原来是靠听觉来辨别方向、确认目标的！-32-　　斯帕拉捷的实验，揭开了蝙蝠飞行的秘密，促使很多人进一步思考：蝙蝠的耳朵又怎么能“穿透”黑夜，“听”到没有声音的物体呢？　　后来人们继续研究，终于弄清了其中的奥秘