单片机红外导航机器人自主实验.doc

单片机红外导航机器人自主实验    本文作者:韩红玲崔志恒单位:华北水利水电学院信息工程学院河南理工大学计算机科学与技术系由于移动机器人所处环境的非结构化特点,又无法记忆全部先验信息,因此对移动机器人的路径规划、适应性、鲁棒性等的研究依然存在相当大的难度。本文设计了基于单片机的移动机器人综合实验装置,采用超声波传感器来感知机器人所在的环境信息,利用左、前两路超声波测距,来实现避障问题。通过发射微波给红外装置,红外装置也是基于单片机制作的,红外装置收到微波后,根据微波信息,给机器人发射红外信号,机器人采集到红外信号后,根据红外的强弱调整自己的运动方向和运动速度,用来实现红外导航、机器人的路径规划及自主定位[1-3]。,移动机器人(以下简称机器人)实验装置采用双轮圆形结构()。原因有2个:一方面左、右轮同速反向转动1圈,仍在原地,便于记忆不同角度的离障碍物的距离和不同方向红外信号的强弱;另一方面,可以从不同角度走上宽度和机器人直径一样的定位装置。因此,文中机器人的任何向左和向右的转动都是双轮同时反方向转动。从图1中可以看出,有左、前两路超声测距,箭头方向为机器人“脸”的朝向,机器人前方有成90°夹角的红外接收头。在实验过程中,由于超声波测距本身存在角度误差,以及有些特殊颜色和不同光滑程度的障碍物均可导致超声波测到的距离不能准确反映实际距离,于是加入3个轻触型安全碰撞开关。(microcontrollerunit,MCU)结构,如图2所示,AT89S52为机器人的主要处理芯片,EM78P156辅助工作。EM78P156可以发送带RollingCode(滚动码)的微波给红外装置,红外装置收到微波信号解码后,发射红外线,机器人利用红外线进行导航。当机器人准确定位后,停止发射红外线。:超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射的同时开始计时,超声波在空气中传播,途中遇到障碍物就立即返回来,超声波接收器接收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度与计时器记录的时间乘积就是发射点距障碍物的距离的2倍。,主要由P沟道增强型MOS管、LF347和超声波发射换能器T40-16构成。,,来清除超声余振。图4为超声波接收电路,由TCT40-16S1(R接收)、P沟道MOS管、集成运放、电压比较器和数字电位器组成。TCT40-16S1(R接收)将接收到的40kHz方波通过积分电路和微分电路送到电压比较器,并将输出信号经一NPN三极管(9014)与单片机INT0相连,若为低电平则产生中断。(频率约40kHz的方波),脉冲宽度为12μs左右,同时把计数器T0打开进行计时;利用外中断0检测到返回的超声波信号,一旦接收到返回超声波信号(即INT0引脚出现低电平)立即进入中断程序,立即关闭计时器T0停止计时,并将计数时间送入寄存器,并且将计算距离[4]。按以下公式计算,即可得被测物与测距器之间的距离d,设计时取20℃时