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1、资料整理自互联网，版权归原作者！欢迎访问www.XinShiLi.net新势力单片机、嵌入式 基于多超声传感器的机器人安全避障技术·71·文章编号:1000-8829(2004)03-0071-03基于多超声传感器的机器人安全避障技术TechnologyofRobot’sSafeObstacleAvoidanceBasedonMulti2UltrasonicSensor(浙江科技学院现教中心,浙江杭州310012)刘喜昂(浙江工程学院计算机科学与技术系,浙江杭州310033)周志宇摘要:在机器人的安全避障技术中,为了克服单个超声传感器存生,因此需要采用多个超声传感
2、器,得到其他方向上的障碍物信在幻影干扰不能准确对障碍物进行定位的缺点,提出利用多个息,消除幻影的干扰。避障试验平台是Pioneer2DXE型智能移超声传感器的测量信息,得到障碍物位置和方向的模糊关系,然动机器人,机器人上安装多个超声传感器,还提供了集成开发环后推断机器人的动作,实现机器人的安全避障。境,可以方便地设计算法,编程实现。关键词:机器人;模糊关系;避障;超声传感器中图分类号:TP24文献标识码:BAbstract:Intechnologyofrobot’ssafeobstacleavoidance,singleul2trasonicsensormaybei
3、nfluencedbyphantomtarget.Robotcannotaccurtelyfindpositionsofobstacles.Amethodwhichusesdistanceinformationandpositionofmulti2ultrasonicsensortogetfuzzyrela2tionofpositionanddirectionofobstacleisproposed.Sorobotchoseshowtodo,andsafeobstacleavoidancecanbeachieved.图1Polaroid的方向性Keywords:ro
4、bot;fuzzyrelation;obstacleavoidance;ultrasonicsensor2方向、距离隶属函数随着机器人技术的不断发展,其应用领域也越来越广泛。2.1障碍物方向隶属函数由于机器人所处环境往往是不可预测的,机器人所要完成的任设障碍物所在方向的模糊语言集合如下:务也越来越复杂,既有静态障碍物环境下机器人的避障任务,也{左,左偏,前方,右偏,右}有动态环境下机器人的避障任务。为了克服单超声传感器对空设定其相应的语言变量,并记作:间信息检测的盲区大、存在幻影干扰等缺点,本研究提出了基于L(left)=左多超声传感器的机器人安全避障技术,从而获得
5、了有效的实验LL(littleleft)=左偏结果。F(frontage)=前方LR(littleright)=右偏1超声传感器的特性R(right)=右[1]超声传感器采用了扫描触发方式,既避免了相互间的交方向参数的隶属度函数如图2所示,图中横坐标为方向角叉干扰,又提高了检测的实时性。单个超声传感器发出的超声波,能量主要集中在波束的中央部分,因此超声波具有一定方向性,只能探测到一定方向的障碍物。实验中采用的是Polaroid超声传感器,其方向性如图1所示,方向开角为30°。超声传感器测距的原理是计算发射和接收声波信号的时间差,根据超声[2]波在空气中传播的速度,来
6、计算障碍物的距离。单个超声传感器只能探测一定方向范围内的障碍物,不能发现其他方向上的障碍物。同时由于幻影的存在,即使障碍物和机器人很近,机器人却误认为障碍物很远,从而导致碰撞的发收稿日期:2003-07-04图2方向隶属函数图作者简介:刘喜昂(1976—),男,硕士,主要研究方向为移动机器人的导航、避障,计算机图像分析。资料整理自互联网，版权归原作者！欢迎访问www.XinShiLi.net新势力单片机、嵌入式 ·72·《测控技术》2004年第23卷第3期度大小,向左为正方向,向右为负方向,纵坐标是隶属度。为了距离参数的隶属度函数如图4所示,图中横坐标为距离信[3
7、]减少计算工作量,提高运算速度,采用了线性函数。号,单位为cm,纵坐标是隶属度。为了计算简单,采用了线性函2.2传感器的位置隶属度数。超声传感器的位置排列如图3所示。实验使用机器人的63障碍物距离与方向的模糊关系个超声传感器信号,即1号～6号的超声信号,每个传感器中心角度间隔为20°。根据需要,传感器的间隔角度大小还可以进行机器人运动的环境非常复杂,而且一般情况下是未知的,因调整。根据超声传感器的方向开角和排列的位置,利用方向隶此很难建立精确的数学模型来预测障碍物的位置。采用模糊控属函数可得表1超声传感器的位置隶属度。制算法非常适合移动机器人的避障,根据传感器所
