導遊機器人的多路超聲波障礙物檢測裝置的製作方法
2023-06-28 03:56:56 2
專利名稱：導遊機器人的多路超聲波障礙物檢測裝置的製作方法
技術領域：
屬傳感器技術與移動機器人控制技術領域。
背景技術：
移動機器人相對工業機器人來說還存在很多沒有攻克的技術難題，比如環境適應性，自定位，智能人機互動等。這些問題阻礙著移動機器人的廣泛應用。但是在一些特殊的場合，比如展覽館、博物館等場所，人員並不密集，場地環境不複雜並且規整，移動機器人可以做一些簡單固定的引導工作。為了完成這項工作，需要移動機器人能夠完成環境地圖建立，路徑規劃，障礙物檢測以及簡單的人機互動。其中，對於障礙物檢測，除了安裝執行機器視覺功能的攝像機系統，還需要藉助傳統障礙物檢測手段，針對因為顏色、視角或者尺寸原因導致機器視覺功能失效的情況。目前，存在兩種方式進行障礙物檢測:超聲波測距技術和紅外測距技術。紅外檢測技術具有反應速度快，無危害，價格低廉的特點，但是對於深色材質的障礙物，由於紅外光能量被大量吸收，反射紅外光能量很小，檢測往往會失敗。而超聲波進行障礙物檢測具有許多有點，比如不受障礙物表面顏色的影響，同時覆蓋範圍廣，在半個圓周的範圍內可以設置較少的探頭。
實用新型內容本專利採用檢測超聲波的渡越時間方法測量障礙物距離，為導遊機器人的障礙物檢測提供一種結構簡單，價格低廉，性能可靠，易於實現的解決方案。本實用新型採取的技術方案:導遊機器人的多路超聲波障礙物檢測裝置，包含進行集中控制的單片機，發射路選電路，信號發射電路，信號接收電路，接收路選電路，信號調理電路。所述的發射路選電路，包括與所述的單片機的埠 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連接，所述的第一模擬多路開關和第二模擬多路開關連接所述的單片機的控制信號；所述的信號發射電路，包括至少一個超聲波發射傳感器，所述的超聲波發射傳感器的正極連接所述的第一模擬多路開關的模擬通道，負極連接所述的第二模擬多路開關的模擬通道，所述的超聲波發射傳感器的正負極並聯一個電阻；所述的信號接收電路，包括至少一個超聲波接收傳感器，所述的超聲波接收傳感器的負極接地，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，所述的第三模擬多路開關連接所述的單片機的控制信號，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的公共端；所述的信號調理電路，包括與所述的第三模擬多路開關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的AD埠。所述的發射路選電路，可以設置至少兩個模擬多路開關。所述的接收路選電路，可以設置至少一個模擬多路開關。實施本實用新型的積極效果是:1、檢測超聲波的渡越時間方法測量障礙物距離，電路結構簡單，工作可靠；2、採用多路信號分時復用的測量，簡化了電路設計，減少了電路器件，降低成本。
圖1是本實用新型的發射路選電路原理圖；圖2是本實用新型的信號發射電路原理圖；圖3是本實用新型的信號接收電路原理圖；圖4是本實用新型的接收路選電路原理圖；圖5是本實用新型的信號調理電路原理圖。
具體實施方式
參照圖1 一 5，導遊機器人的多路超聲波障礙物檢測裝置，包含進行集中控制的單片機1，發射路選電路，信號發射電路，信號接收電路，接收路選電路，信號調理電路。所述的單片機I內 部設置存儲器，可存放程序，實現控制功能。所述的發射路選電路，包括與所述的單片機I的埠 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5的公共端連接。所述的第一模擬多路開關3和第二模擬多路開關5連接所述的單片機I的通道選擇信號A0、Al、A2和使能信號SEN。當使能信號SEN為低電平時，改變通道選擇信號A0、Al、A2的數值，可以將所述的單片機I的埠 I輸出的交變信號分別輸送給所述的第一模擬多路開關3的模擬通道X0、X1、…、X7，以及所述的第二模擬多路開關5的模擬通道X0、X1、…、X7。所述的信號發射電路，包括至少一個超聲波發射傳感器，所述的超聲波發射傳感器的正極連接所述的第一模擬多路開關3的模擬通道X0、X1、…、X7，負極連接所述的第二模擬多路開關5的模擬通道X0、X1、…、X7,所述的超聲波發射傳感器的正負極並聯一個電阻，以超聲波發射傳感器6為例，電阻Rl並聯在超聲波發射傳感器6的正負極,超聲波發射傳感器6的正極連接第一模擬多路開關3的模擬通道X0，負極連接第二模擬多路開關5的模擬通道XO。所述的信號接收電路，包括至少一個超聲波接收傳感器，所述的超聲波接收傳感器的負極接地，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的負極接地，正極連接第三模擬多路開關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22，所述的第三模擬多路開關22連接所述的單片機I的通道選擇信號A0、Al、A2和使能信號REN0當使能信號REN為低電平時，改變通道選擇信號A0、Al、A2的數值，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22的公共端。所述的信號調理電路，包括與所述的第三模擬多路開關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I的AD埠。所述的第一放大濾波電路包括，與第三模擬多路開關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。所述發射路選電路，可以設置至少兩個模擬多路開關。所述接收路選電路，可以設置至少一個模擬多路開關。這樣可以增加超聲波發射及接收通道的數量，提高超聲波檢測的覆蓋範圍。綜上所述，本實用新型採用檢測超聲波的渡越時間方法測量障礙物距離，並且採用多路信號分時復用的測量方法，因此具有電路結構簡單，電路器件數量少，成本低，工作可靠的優點 。
權利要求1.導遊機器人的多路超聲波障礙物檢測裝置，包含進行集中控制的單片機，發射路選電路，信號發射電路，信號接收電路，接收路選電路，信號調理電路，其特徵是:所述的發射路選電路，包括與所述的單片機的埠 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連接，所述的第一模擬多路開關和第二模擬多路開關連接所述的單片機的控制信號；所述的信號發射電路，包括至少一個超聲波發射傳感器，所述的超聲波發射傳感器的正極連接所述的第一模擬多路開關的模擬通道，負極連接所述的第二模擬多路開關的模擬通道，所述的超聲波發射傳感器的正負極並聯一個電阻；所述的信號接收電路，包括至少一個超聲波接收傳感器，所述的超聲波接收傳感器的負極接地，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，所述的第三模擬多路開關連接所述的單片機的控制信號，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的公共端；所述的信號調理電路，包括與所述的第三模擬多路開關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的AD埠。
2.根據權利要求1所述的導遊機器人的多路超聲波障礙物檢測裝置，其特徵是:所述的發射路選電路，可以設置至少兩個模擬多路開關。
3.根據權利要求1所述的導遊機器人的多路超聲波障礙物檢測裝置，其特徵是:所述的接收路選電路， 可以設置至少一個模擬多路開關。
專利摘要一種導遊機器人的多路超聲波障礙物檢測裝置，包含進行集中控制的單片機，發射路選電路，信號發射電路，信號接收電路，接收路選電路，信號調理電路。所述的發射路選電路，設置第一反相器，第一模擬多路開關，所述的第二反相器與第二模擬多路開關連接，所述的第一模擬多路開關和第二模擬多路開關連接所述的單片機的控制信號；所述的信號發射電路，包括至少一個超聲波發射傳感器；所述的信號接收電路，包括至少一個超聲波接收傳感器；所述的接收路選電路，設置第三模擬多路開關，所述的第三模擬多路開關連接所述的單片機的控制信號；所述的信號調理電路，設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的AD埠。
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 優先權日2013年3月20日
發明者程曉東, 方曙光 申請人:慈谿邁思特電子科技有限公司