基于清洁机器人传感技术研究

【摘要】：近年来,家用自主式移动机器人研究和设计成为新的热点问题,机器人的研究和设计领域已经不仅仅限于军用领域中。许多应用于军用机器人上的成功技术己经使用于民用的机器人中。如:利用各种传感器来采集环境信息。 本文详细阐述了清洁机器人感知系统的各个组成部分以及软硬件设计原理。 分析了超声传感器的数学特性与数学建模。针对超声传感器存在的不确定性,在深入分析超声测距工作机理和工作特性的基础上,设计了用一种超声数据滤波的方法,以克服超声测距的不确定性。 依据清洁机器人的工作环境,本文设计了基于89C51单片机的传感系统硬件电路,其中包括超声波发射电路、超声波接收电路、编码电路、解码电路等以及温度补偿电路和接近觉传感硬件电路。并为AT89C2051设计了相应的软件。 最后对超声波传感电路进行了实验,证明能够满足清洁机器人的要求,并对误差进行了分析。 【关键词】：清洁机器人 传感器 单片机
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TP242
【目录】：

• 第1章 绪论10-18
• 1．1 课题研究的背景、目的、意义10
• 1．2 国内外研究发展现状10-17
• 1．2．1 研究发展现状概述10-13
• 1．2．2 国外清洁机器人研究发展现状13-16
• 1．2．3 国内研究发展现状16-17
• 1．3 论文的主要内容17-18
• 第2章 传感器总体方案18-23
• 2．1 多传感器比较18-19
• 2．2 传感器的选择19-20
• 2．3 超声波传感器测距系统的数学建模20-22
• 2．3．2 车体运动坐标系20-21
• 2．3．3 地理坐标系和车载坐标系的转换21
• 2．3．4 距离模型的建立21-22
• 2．4 本章小结22-23
• 第3章 超声传感技术研究23-37
• 3．1 超声波传感器的特性研究23-26
• 3．1．1 超声波传感器的工作原理23-24
• 3．1．2 超声波传感器的基本特性24-26
• 3．2 超声测距的不确定性分析26-30
• 3．2．1 扩散性问题27-29
• 3．2．2 折射性问题29-30
• 3．2．3 目标几何偏差问题30
• 3．3 超声传感器应用中存在的问题30-32
• 3．4 超声波测距系统数据滤波算法32-36
• 3．5 本章小结36-37
• 第4章 超声波测距仪设计37-57
• 4．1 测距原理37-38
• 4．1．1 温度补偿37-38
• 4．2 测距结构及工作原理38-39
• 4．3 收发电路方案一39-45
• 4．3．1 发射及接收电路39-42
• 4．3．2 信号接收电路42-43
• 4．3．3 脉冲检测电路43-44
• 4．3．4 LM1812外围元件典型值44-45
• 4．4 收发电路方案二45-49
• 4．4．1 发射电路45-46
• 4．4．2 编码和解码电路46-48
• 4．4．3 接收电路48-49
• 4．5 超声波换能器49-50
• 4．5．1 T/R40型换能器性能49-50
• 4．6 显示电路50-54
• 4．6．1 LCM045特点及功用50-51
• 4．6．2 LCM045与单片机接口电路图51-52
• 4．6．3 命令52-53
• 4．6．4 显示流程图53-54
• 4．7 单片机控制系统54-55
• 4．7．1 系统工作过程54-55
• 4．7．2 外围电路55
• 4．8 本章小结55-57
• 第5章 温度传感器与接近觉传感器57-66
• 5．1 温度传感器57-64
• 5．1．1 一线总线工作原理57-58
• 5．1．2 DS18B20温度传感器的特点58
• 5．1．3 DS18B20的硬件接口电路58-59
• 5．1．4 软件部分59-64
• 5．2 接近觉传感器64-65
• 5．3 本章小结65-66
• 第6章 实验研究66-72
• 6．1 软、硬件调试66-67
• 6．2 测量实验67-71
• 6．3 误差分析71
• 6．4 本章小结71-72
• 结论72-73
• 参考文献73-77
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果77-78
• 致谢78

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