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移动机器人的避障实验设计+源程序+流程图(9)
标准机器人科技创新平台由一套模块组成,主要包括:
传感与
通信
模块 1个
运动控制模块 1个
电源控制模块 1个
步进电机组件 1个
底盘(轮式或履带式) 1个
串口延长线 1根
并口延长线 1根
JTAG调试头 1个
CAN连接线 1根
电源适配器 1个图6整机说明
传感与通信模块的传感器部分带有一个红外PSD传感器,一个
电子
罗盘。传感器的功能是给机器人提供各种环境和自身的信息,指导机器人的自主等行为。红外传感器的功能是测量障碍物的距离,能够让机器人避开障碍,安全行走。电子罗盘的功能是测量机器人的航向,导引机器人的运动方向,与编码器结合实现航迹推导,从而能够实现机器人的自主导航。
教学
实验目的在于展示传感器的原理及应用,传感器在机器人上的应用。
传感与通信模块的通讯部分带有两个CAN通信接口,一个网口。其主要功能是建立机器人与其他设备的通信链路。教学实验目的在于展示CAN总线通信的原理及应用,网络通信的原理及应用。
传感与通信模块还有一路扩展AD,三路扩展IO,一路扩展5V电源输出。
运动控制模块具有一路直流电机驱动,一路步进电机驱动,一路电流采集,一路视频信号输入。其主要功能是驱动机器人行走,以及控制转台的旋转。教学实验目的在于展示电机控制原理以及运动控制的原理。
运动控制模块也有一路扩展AD,三路扩展IO,一路扩展5V电源输出。
底盘带有两个主动轮,两个直流减速电机,一个步进电机,一个旋转台。其主要功能是协助运动控制模块的实验,演示小型移动机器人的运动控制。底盘也是其他模块的安装台,所有模块都可以安装在底盘上,构成一个完整的机器人系统,可以实现自主行走、红外漫游、图像识别、自主导航等功能。旋转台上的圆盘刻有角度值,方便做步进电机驱动实验。也可以把摄像头安装在旋转台上,实现全方位的视频监控功能。
电源模块包含了充电电池,充电保护电路,电源切换电路。
电源适配器可以给功能模块供电,在电池欠压时可以使用电源适配器工作。
5.2程序设计
如果在机器人的正前方安装一个测距传感器,机器人在行走过程中,传感器不断发出信号,探测其可测范围内是否有物体存在,以及物体与它的距离是多少。当检测到物体并发现距离等于或小于设定的安全距离时,机器人要及时采取规避措施。规避措施可以是以下所述的一种:
(1)停止
(2)左转(或右转)→向前走
(3)后退→左转(或右转)→向前走
第一种方法是是最简单,也是最被动的,遇到障碍物让机器人停止运动,虽然成功规避了障碍物,但无法实现后面的任务了。
第二种方法是先让机器人旋转一定的角度,再继续向前走。旋转的目的是使机器人不再正对障碍物。这里的旋转角度如何设定?旋转角度足够大,比如说到90°或更大些,机器人能够避开大的障碍物,比如墙和大型家具。随之而来的问题是机器人可能找不到小的出口,在障碍物比较密集的地方无法走出来,我们会看到机器人每次旋转都超过能走出的小口,被困在障碍物包围圈里一直转来转去。如果旋转角度设的小一些,机器人会比较容易找到出口,但需要多次往复,不断地检测到同一个障碍,不断地调用避障算法,直至找到出口。因此,需要根据实际情况多测几次,设定较好的旋转角度值。
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