煤礦救援機器人超聲測距系統(tǒng)研究.pdf

1、近年來，機器人視覺技術己成為機器人領域一個重要的研究課題，其中超聲波傳感器由于能在黑暗中工作，而且具有構成系統(tǒng)結構簡單、體積小、性價比高等優(yōu)點，得到廣泛應用。要實現(xiàn)煤礦救援機器人的避障和導航，不僅要求系統(tǒng)能實現(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器人視覺的超聲測距系統(tǒng)。 本文借助計算機技術、電子技術、傳感器技術、信號處理技術，以ATmega8單片機為核心設計了超

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橋驅動超聲波，把單片機產(chǎn)生的40KHz的方波通過CD4069驅動超聲波發(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；信號處理系統(tǒng)將回波信號進行放大和濾波處理，然后觸發(fā)Atmega8的輸入捕獲中斷口；單片機把捕獲到的數(shù)據(jù)進行計算，并根據(jù)時限和溫度補償換算距離值；最后把處理的數(shù)

3、據(jù)在液晶上顯示并通過RS232串口送到上位計算機。此外，本文還通過軟件方法，對聲速進行了溫度修正；對測距結果進行了軟件濾波，消除了被測信號中的噪音和干擾。為了能適應在礦井中工作，特別進行了防爆設計。 通過實驗和測試，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，設計的超聲發(fā)射和接收電路是合適的，信號處理電路能滿足信號的檢測要求和抗干擾性能，溫度補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器人的要求。