專利名稱:導(dǎo)游機(jī)器人的多路超聲波障礙物檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
屬傳感器技術(shù)與移動(dòng)機(jī)器人控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
移動(dòng)機(jī)器人相對工業(yè)機(jī)器人來說還存在很多沒有攻克的技術(shù)難題,比如環(huán)境適應(yīng)性,自定位,智能人機(jī)交互等。這些問題阻礙著移動(dòng)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用。但是在一些特殊的場合,比如展覽館、博物館等場所,人員并不密集,場地環(huán)境不復(fù)雜并且規(guī)整,移動(dòng)機(jī)器人可以做一些簡單固定的引導(dǎo)工作。為了完成這項(xiàng)工作,需要移動(dòng)機(jī)器人能夠完成環(huán)境地圖建立,路徑規(guī)劃,障礙物檢測以及簡單的人機(jī)交互。其中,對于障礙物檢測,除了安裝執(zhí)行機(jī)器視覺功能的攝像機(jī)系統(tǒng),還需要借助傳統(tǒng)障礙物檢測手段,針對因?yàn)轭伾⒁暯腔蛘叱叽缭驅(qū)е聶C(jī)器視覺功能失效的情況。目前,存在兩種方式進(jìn)行障礙物檢測:超聲波測距技術(shù)和紅外測距技術(shù)。紅外檢測技術(shù)具有反應(yīng)速度快,無危害,價(jià)格低廉的特點(diǎn),但是對于深色材質(zhì)的障礙物,由于紅外光能量被大量吸收,反射紅外光能量很小,檢測往往會(huì)失敗。而超聲波進(jìn)行障礙物檢測具有許多有點(diǎn),比如不受障礙物表面顏色的影響,同時(shí)覆蓋范圍廣,在半個(gè)圓周的范圍內(nèi)可以設(shè)置較少的探頭。
實(shí)用新型內(nèi)容本專利采用檢測超聲波的渡越時(shí)間方法測量障礙物距離,為導(dǎo)游機(jī)器人的障礙物檢測提供一種結(jié)構(gòu)簡單,價(jià)格低廉,性能可靠,易于實(shí)現(xiàn)的解決方案。本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案:導(dǎo)游機(jī)器人的多路超聲波障礙物檢測裝置,包含進(jìn)行集中控制的單片機(jī),發(fā)射路選電路,信號發(fā)射電路,信號接收電路,接收路選電路,信號調(diào)理電路。所述的發(fā)射路選電路,包括與所述的單片機(jī)的端口 I連接的第一反相器,所述的第一反相器的輸出端與第一模擬多路開關(guān)和第二反相器連接,所述的第二反相器與第二模擬多路開關(guān)連接,所述的第一模擬多路開關(guān)和第二模擬多路開關(guān)連接所述的單片機(jī)的控制信號;所述的信號發(fā)射電路,包括至少一個(gè)超聲波發(fā)射傳感器,所述的超聲波發(fā)射傳感器的正極連接所述的第一模擬多路開關(guān)的模擬通道,負(fù)極連接所述的第二模擬多路開關(guān)的模擬通道,所述的超聲波發(fā)射傳感器的正負(fù)極并聯(lián)一個(gè)電阻;所述的信號接收電路,包括至少一個(gè)超聲波接收傳感器,所述的超聲波接收傳感器的負(fù)極接地,正極連接所述的接收路選電路;所述的接收路選電路,包括與所述的信號接收電路連接的第三模擬多路開關(guān),所述的第三模擬多路開關(guān)連接所述的單片機(jī)的控制信號,將所述的信號接收電路的模擬信號輸送到所述的第三模擬多路開關(guān)的公共端;所述的信號調(diào)理電路,包括與所述的第三模擬多路開關(guān)的公共端連接的第一放大濾波電路,所述的第一放大電路連接第二放大濾波電路,所述的第二放大濾波電路的輸出連接所述的單片機(jī)的AD端口。所述的發(fā)射路選電路,可以設(shè)置至少兩個(gè)模擬多路開關(guān)。所述的接收路選電路,可以設(shè)置至少一個(gè)模擬多路開關(guān)。實(shí)施本實(shí)用新型的積極效果是:1、檢測超聲波的渡越時(shí)間方法測量障礙物距離,電路結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠;2、采用多路信號分時(shí)復(fù)用的測量,簡化了電路設(shè)計(jì),減少了電路器件,降低成本。
圖1是本實(shí)用新型的發(fā)射路選電路原理圖;圖2是本實(shí)用新型的信號發(fā)射電路原理圖;圖3是本實(shí)用新型的信號接收電路原理圖;圖4是本實(shí)用新型的接收路選電路原理圖;圖5是本實(shí)用新型的信號調(diào)理電路原理圖。
具體實(shí)施方式
參照圖1 一 5,導(dǎo)游機(jī)器人的多路超聲波障礙物檢測裝置,包含進(jìn)行集中控制的單片機(jī)1,發(fā)射路選電路,信號發(fā)射電路,信號接收電路,接收路選電路,信號調(diào)理電路。所述的單片機(jī)I內(nèi) 部設(shè)置存儲(chǔ)器,可存放程序,實(shí)現(xiàn)控制功能。所述的發(fā)射路選電路,包括與所述的單片機(jī)I的端口 I連接的第一反相器2,所述的第一反相器2的輸出端與第一模擬多路開關(guān)3的公共端和第二反相器4的輸入端連接,所述的第二反相器4的輸出端與第二模擬多路開關(guān)5的公共端連接。所述的第一模擬多路開關(guān)3和第二模擬多路開關(guān)5連接所述的單片機(jī)I的通道選擇信號A0、Al、A2和使能信號SEN。當(dāng)使能信號SEN為低電平時(shí),改變通道選擇信號A0、Al、A2的數(shù)值,可以將所述的單片機(jī)I的端口 I輸出的交變信號分別輸送給所述的第一模擬多路開關(guān)3的模擬通道X0、X1、…、X7,以及所述的第二模擬多路開關(guān)5的模擬通道X0、X1、…、X7。所述的信號發(fā)射電路,包括至少一個(gè)超聲波發(fā)射傳感器,所述的超聲波發(fā)射傳感器的正極連接所述的第一模擬多路開關(guān)3的模擬通道X0、X1、…、X7,負(fù)極連接所述的第二模擬多路開關(guān)5的模擬通道X0、X1、…、X7,所述的超聲波發(fā)射傳感器的正負(fù)極并聯(lián)一個(gè)電阻,以超聲波發(fā)射傳感器6為例,電阻Rl并聯(lián)在超聲波發(fā)射傳感器6的正負(fù)極,超聲波發(fā)射傳感器6的正極連接第一模擬多路開關(guān)3的模擬通道X0,負(fù)極連接第二模擬多路開關(guān)5的模擬通道XO。所述的信號接收電路,包括至少一個(gè)超聲波接收傳感器,所述的超聲波接收傳感器的負(fù)極接地,正極連接所述的接收路選電路。以超聲波接收傳感器14為例,超聲波接收傳感器14的負(fù)極接地,正極連接第三模擬多路開關(guān)22的模擬通道XO。所述的接收路選電路,包括與所述的信號接收電路連接的第三模擬多路開關(guān)22,所述的第三模擬多路開關(guān)22連接所述的單片機(jī)I的通道選擇信號A0、Al、A2和使能信號REN0當(dāng)使能信號REN為低電平時(shí),改變通道選擇信號A0、Al、A2的數(shù)值,可以將模擬通道X0、X1、...、X7的信號UR0、UR1、…、UR7輸送至第三模擬多路開關(guān)22的公共端。所述的信號調(diào)理電路,包括與所述的第三模擬多路開關(guān)22的公共端連接的第一放大濾波電路,所述的第一放大電路連接第二放大濾波電路,所述的第二放大濾波電路的輸出連接所述的單片機(jī)I的AD端口。所述的第一放大濾波電路包括,與第三模擬多路開關(guān)22的公共端輸出的信號SIGNAL連接電容Cl,電容Cl另一端連接到由第一運(yùn)算放大器23,電阻R9,R11,R12和電容C2組成的反相放大濾波電路;所述的第二放大濾波電路與所述的第一運(yùn)算放大器23的輸出端連接的電容C3,所述的電容C3連接由第二運(yùn)算放大器24,電阻R10,R13,R14和電容C4組成的反相放大濾波電路。所述發(fā)射路選電路,可以設(shè)置至少兩個(gè)模擬多路開關(guān)。所述接收路選電路,可以設(shè)置至少一個(gè)模擬多路開關(guān)。這樣可以增加超聲波發(fā)射及接收通道的數(shù)量,提高超聲波檢測的覆蓋范圍。綜上所述,本實(shí)用新型采用檢測超聲波的渡越時(shí)間方法測量障礙物距離,并且采用多路信號分時(shí)復(fù)用的測量方法,因此具有電路結(jié)構(gòu)簡單,電路器件數(shù)量少,成本低,工作可靠的優(yōu)點(diǎn) 。
權(quán)利要求1.導(dǎo)游機(jī)器人的多路超聲波障礙物檢測裝置,包含進(jìn)行集中控制的單片機(jī),發(fā)射路選電路,信號發(fā)射電路,信號接收電路,接收路選電路,信號調(diào)理電路,其特征是:所述的發(fā)射路選電路,包括與所述的單片機(jī)的端口 I連接的第一反相器,所述的第一反相器的輸出端與第一模擬多路開關(guān)和第二反相器連接,所述的第二反相器與第二模擬多路開關(guān)連接,所述的第一模擬多路開關(guān)和第二模擬多路開關(guān)連接所述的單片機(jī)的控制信號;所述的信號發(fā)射電路,包括至少一個(gè)超聲波發(fā)射傳感器,所述的超聲波發(fā)射傳感器的正極連接所述的第一模擬多路開關(guān)的模擬通道,負(fù)極連接所述的第二模擬多路開關(guān)的模擬通道,所述的超聲波發(fā)射傳感器的正負(fù)極并聯(lián)一個(gè)電阻;所述的信號接收電路,包括至少一個(gè)超聲波接收傳感器,所述的超聲波接收傳感器的負(fù)極接地,正極連接所述的接收路選電路;所述的接收路選電路,包括與所述的信號接收電路連接的第三模擬多路開關(guān),所述的第三模擬多路開關(guān)連接所述的單片機(jī)的控制信號,將所述的信號接收電路的模擬信號輸送到所述的第三模擬多路開關(guān)的公共端;所述的信號調(diào)理電路,包括與所述的第三模擬多路開關(guān)的公共端連接的第一放大濾波電路,所述的第一放大電路連接第二放大濾波電路,所述的第二放大濾波電路的輸出連接所述的單片機(jī)的AD端口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)游機(jī)器人的多路超聲波障礙物檢測裝置,其特征是:所述的發(fā)射路選電路,可以設(shè)置至少兩個(gè)模擬多路開關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)游機(jī)器人的多路超聲波障礙物檢測裝置,其特征是:所述的接收路選電路, 可以設(shè)置至少一個(gè)模擬多路開關(guān)。
專利摘要一種導(dǎo)游機(jī)器人的多路超聲波障礙物檢測裝置,包含進(jìn)行集中控制的單片機(jī),發(fā)射路選電路,信號發(fā)射電路,信號接收電路,接收路選電路,信號調(diào)理電路。所述的發(fā)射路選電路,設(shè)置第一反相器,第一模擬多路開關(guān),所述的第二反相器與第二模擬多路開關(guān)連接,所述的第一模擬多路開關(guān)和第二模擬多路開關(guān)連接所述的單片機(jī)的控制信號;所述的信號發(fā)射電路,包括至少一個(gè)超聲波發(fā)射傳感器;所述的信號接收電路,包括至少一個(gè)超聲波接收傳感器;所述的接收路選電路,設(shè)置第三模擬多路開關(guān),所述的第三模擬多路開關(guān)連接所述的單片機(jī)的控制信號;所述的信號調(diào)理電路,設(shè)置所述的第一放大電路連接第二放大濾波電路,輸出信號連接所述的單片機(jī)的AD端口。
文檔編號G01S11/14GK203101637SQ20132012547
公開日2013年7月31日 申請日期2013年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月20日
發(fā)明者程曉東, 方曙光 申請人:慈溪邁思特電子科技有限公司