基于PSoC的遠程目標實(shí)時(shí)檢測及快速規避技術(shù)

近年來(lái)，關(guān)于智能機器人避障是一個(gè)比較熱門(mén)的問(wèn)題，在很多電子設計競賽中也是一個(gè)很典型的賽題。在這方面，避障方案的選擇和軟件的設計和巧妙的算法在設計的實(shí)現上有著(zhù)很重要的作用。

在避障方案的選擇上主要基于反射式器件的原理，利用傳感器向某一方向發(fā)射遇到障礙物后反射的回波，從而測出機器人與障礙物之間的距離。目前常用的避障手段有以下三種方法。

一、超聲波檢測避障法

由于超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測量，如測距儀和物位測量?jì)x等都可以通過(guò)超聲波來(lái)實(shí)現。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡(jiǎn)單、易于做到實(shí)時(shí)控制，并且在測量精度方面能達到工業(yè)實(shí)用的要求，因此在移動(dòng)機器人的研制上也得到了廣泛的應用。但它無(wú)法用于精確定位之上，且超聲波受環(huán)境因素的影響比較明顯，因此對于定位精度較高的場(chǎng)合無(wú)法深入應用。

二、紅外檢測法

紅外傳感器通過(guò)光電開(kāi)關(guān)的探測，利用被檢測物體對紅外光束的遮光或反射,由同步回路選通而檢測物體的有無(wú),其物體不限于金屬,對所有能反射光線(xiàn)的物體均可檢測.現有的光電傳感器優(yōu)先，使用的是波長(cháng)780nm——3um的近紅外光,并已有比較穩定的集成化產(chǎn)品,與數字電路的接口也非常簡(jiǎn)單。但紅外線(xiàn)易受干擾且檢測距離十分有限，所以無(wú)法用于遠距離的障礙物檢測以及快速的避障方面。

三、激光測距法

激光測距儀，是利用激光對目標的距離進(jìn)行準確測定的儀器。激光測距儀在工作時(shí)向目標射出一束很細的激光，由光電元件接收目標反射的激光束，計時(shí)器測定激光束從發(fā)射到接收的時(shí)間，計算出從觀(guān)測者到目標的距離。激光測距儀重量輕、體積小、操作簡(jiǎn)單速度快而準確，其誤差僅為其它光學(xué)測距儀的五分之一到數百分之一。激光測距儀重量輕、體積小、操作簡(jiǎn)單速度快而準確，因而被廣泛用于地形測量，戰場(chǎng)測量，坦克，飛機，艦艇和火炮對目標的測距，測量云層、飛機、導彈以及人造衛星的高度等。它是提高高坦克、飛機、艦艇和火炮精度的重要技術(shù)裝備。因此它在快速避障的領(lǐng)域也將發(fā)揮著(zhù)極其重要的作用，它的遠距測量給避障的算法計算爭取了寶貴的時(shí)間，在高速避障的場(chǎng)合有著(zhù)不可替代的作用。

課題研究方案

我們通過(guò)激光測距儀來(lái)實(shí)時(shí)檢測測量范圍內障礙物的距離數據并通過(guò)RS232傳輸端口傳送到PSoC中進(jìn)行相應處理，我們選用了新一代的超聲電機作為作動(dòng)器來(lái)實(shí)現激光測距儀10度角的環(huán)境范圍掃描，因其具有快速的響應能力、良好的斷電自鎖能力且不受電磁干擾的影響等一系列優(yōu)點(diǎn)，固在航空航天的領(lǐng)域有較大的應用前景。

本課題中，我們可以控制超聲電機在10度角的范圍內達到50Hz的掃描頻率，這一點(diǎn)完全滿(mǎn)足了實(shí)時(shí)避障的外部需要。并且借助于其較高的掃描速率再加上激光測距儀較遠的探測范圍，我們就完全可以實(shí)現提前預測、快速避障的功能。

對于避障方案的選取我們結合了當今動(dòng)態(tài)障礙物檢測的不同方式，根據自身系統的特點(diǎn)提出了以下幾個(gè)不同的方案，對于其最優(yōu)性的選取，我們會(huì )在后期的工作中結合實(shí)驗統計選取最好的算法解決方案。