煤礦救援機(jī)器人超聲測距系統(tǒng)研究.pdf

1、近年來，機(jī)器人視覺技術(shù)己成為機(jī)器人領(lǐng)域一個(gè)重要的研究課題，其中超聲波傳感器由于能在黑暗中工作，而且具有構(gòu)成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用。要實(shí)現(xiàn)煤礦救援機(jī)器人的避障和導(dǎo)航，不僅要求系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)視覺功能，而且要求系統(tǒng)有防爆功能。針對目前基于超聲的機(jī)器人視覺的研究現(xiàn)狀，本文研究了一種能作為煤礦救援機(jī)器人視覺的超聲測距系統(tǒng)。 本文借助計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)，以ATmega8單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)了超

2、聲測距系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括超聲發(fā)射、超聲接收、信號(hào)處理、顯示、通信以及系統(tǒng)軟件等部分。超聲發(fā)射采用了非門CD4069橋驅(qū)動(dòng)超聲波，把單片機(jī)產(chǎn)生的40KHz的方波通過CD4069驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射探頭發(fā)射超聲波；超聲接收采用鎖相環(huán)LM567檢測回波，接收探頭接收發(fā)射超聲波返回的回波信號(hào)；信號(hào)處理系統(tǒng)將回波信號(hào)進(jìn)行放大和濾波處理，然后觸發(fā)Atmega8的輸入捕獲中斷口；單片機(jī)把捕獲到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)時(shí)限和溫度補(bǔ)償換算距離值；最后把處理的數(shù)

3、據(jù)在液晶上顯示并通過RS232串口送到上位計(jì)算機(jī)。此外，本文還通過軟件方法，對聲速進(jìn)行了溫度修正；對測距結(jié)果進(jìn)行了軟件濾波，消除了被測信號(hào)中的噪音和干擾。為了能適應(yīng)在礦井中工作，特別進(jìn)行了防爆設(shè)計(jì)。 通過實(shí)驗(yàn)和測試，證明了該系統(tǒng)對有限范圍的距離測量具有較高的精度和可靠性，設(shè)計(jì)的超聲發(fā)射和接收電路是合適的，信號(hào)處理電路能滿足信號(hào)的檢測要求和抗干擾性能，溫度補(bǔ)償較好地解決了溫度對測距的影響，該測距系統(tǒng)可以滿足煤礦救援機(jī)器人的要求。