矿井移动机器人的超声波避障系统设计.pdf

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1、第24卷第3期机电产品开崖与剀新VDJ．24，No．3至Q!!圭曼旦旦!!!!!!竺竺!苎!!!!：!!!!!!!竺!!!!!：!垒兰!!!!曼!堂皇型!!竺竺型：!兰旦!!文誊螭号：1002—6673(20l1)03—023-03矿井移动机器人的超声波避障系统设计贾瑞清，李长亮，江涛，董文浩，夏鹏(中国矿业大学机电与信息T程学院，北京100083)摘要：以矿井移动机器人为实验平台，应用超声测距原理，以AT89s52单片机为核心设计硬件电路。利用超声波传感器探测障碍物信息，并对所测得的障碍物信息进行处理，最终实现移动机器人

2、的实时自主避障。并通过实验调试验证。关键词：矿井移动机器人；超声波传感器；自主避障中图分类号：’I他42文献标识码：Adoi：10．3969／j．is8n．1002—6673．2011．03．009Desi印ofUtr踟IIicObstacleAvoidanceSystemB躯edontheMi眦MobileRobot】lARu卜Qi鸭．uc姗L洒嗨，丑ANGT∞．DoNGWe驴H∞。xlAPe粥(ChimUIliVe墙时ofMiniIlg&Technology，SchoolofMecImicalElec廿Dnjc&Inf

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5、o帅60n。tllereforerealiz访gautormticaⅡyeva凼ngb删c巧in如cmroughexpe曲ental、re融cation．Key’帅rds：miIlemobilefobo铝；IIJ廿勰ollic响Ilsducer；aut0姐dcallyew咖ba而c矗0引言移动机器人是机器人研究领域中的一重要分支．随着传感器技术的发展．自主移动机器人成为当今研究的热点。避障是自主移动机器人应具备的功能，其中。超声波测距是一种菲接触式的检测技术．与电磁或光学等其它方法相比，超声测距具有测量范围较大。指向性好，

6、安装方便，不易受电磁、光线、被测对象颜色、烟雾等影响，时间信息直观等特点，对于被测物处于黑暗、灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣环境下有一定的适应能力，在移动机器人领域有着广泛的应用。1矿井移动机器人介绍工作原理：应用超声波传感器实现对环境信息的探测。获取信息信号发送给单片机。由单片机发出驱动控制信号。直流电机接受驱动控制信号来驱动两侧轮子．实现机器人避障。当障碍物高度在机器人的越障能力范阐内时，机器人自行越过障碍；并且无线遥控可以配合避障和越障的实现，机器人快速避开或越过障碍物；通收稿日期：2011—03—19基金项目：优

7、势学科创新平台项目(2010—06—04．200904)作者筒介：贾瑞清(1958一)。男．教授，博士生导师。主要研究领城：液压污染控制、机器人技术、机电一体化技术等：李长亮(1986一)，男，硕士研究生。主要研究方向：机电一体化。过无线遥控器可实现机器人的前进，后退，左右转弯，加、减速，遥控信号与避障信号间的切换。在设计机器人机械结构时。各部分应当安排合理，使得各个部分空间安排和性能达到最优。机器人底盘的设计中，也经历了一个不断改进不断完善的过程。在此过程中，所遵循的原则就是空间布局更合理，安排更紧凑，机器人的重心降得更

8、低。使机器人运动更平稳，而且必须综合考虑了电池大小、电路板尺寸、层次分配等关键要素。机器人采用分层结构：底层底盘采用加工方便的铝型材作为机架。选用中空免充气的橡胶轮胎，用ABS开模件将机架、轮胎、电机连接起来；中间层放置驱动控制板、电池；顶层前端超声波模块排布超声传感器，后端装有开关、充电接头、物品包。设计的轮式机械平台最主要是满足各种实验的需要．机械平台采用加工方便的铝型材作为机架，用ABS开模件将其连接起来，整体结构简单紧凑，便于安装．而且可以通过调整铝型材的尺寸参数。改变机械平台的尺寸。进而可以通过试验得到机器人的不

9、同的运动学与动力学性能。2超声波避障系统超声波避障系统设计要满足以下功能：(D通过超声波传感器测距获得障碍物距离信息；②通过获得距离信息选择合适箅法驱动电机运行．使机器人完成各种动作；(爹必须具备数据通信能力，扩展上位机；④具有可·开发与创新·人为遥控驱动电机功能。保证硬件电路的可行性、可靠性、稳定性以