傳感器技術(shù)課程設(shè)計(jì)-尋跡機(jī)器人(小車(chē))設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2025-07-30 20:00 本頁(yè)面
【正文】 一定影響。 下圖 43為黑線檢測(cè)流圖， 441為紅外傳感器探頭安裝的位置。 圖 43 黑線檢測(cè)流程圖 否 自動(dòng)循跡程序 是否檢測(cè)到黑線 左轉(zhuǎn) 是 右轉(zhuǎn) 前進(jìn) 探測(cè)黑線 判斷處理程序 循跡機(jī)器人設(shè)計(jì) 7 圖 441 紅外探頭位置 其電路原理圖為圖 442 所示。 R4R E S 1116R 1 AR E S P A C K 2116R 2 AR E S P A C K 2116R 3 AR E S P A C K 2D1LEDQ1N P N P H O T OARO P A M PV C CO u t 圖 442 檢測(cè)原理圖 障礙物檢測(cè) 機(jī)器人在行進(jìn)的過(guò)程中不可能是一帆風(fēng)順的，很可能在過(guò)程中遇到各式各樣的障礙，這就需要有一個(gè)探測(cè)障礙物的傳感器來(lái)保證機(jī)器人的前進(jìn)過(guò)程不受阻。 紅外線 傳感器 能在機(jī)器人前進(jìn)的過(guò)程中檢測(cè)其測(cè)量范圍內(nèi)是否存在障礙物，它是一種非接觸式的測(cè)障開(kāi)關(guān)，其原理與雷達(dá)相似，發(fā)射紅外線，遇到障礙物會(huì)被反射回來(lái)，這時(shí)傳感器就認(rèn)為發(fā)現(xiàn)了障礙物。 測(cè)障過(guò)程圖如 45 所示。 運(yùn)用紅外測(cè)障傳感器的優(yōu)點(diǎn)在于其成本較低，電路簡(jiǎn)單，檢測(cè)范圍大，并且如果在電路中加上一個(gè) 電位器可以隨時(shí)調(diào)節(jié)傳感器的檢測(cè)范圍，控制起來(lái)更靈活也更好看，但是其缺點(diǎn)便事多個(gè)紅外傳感器之間容易互相干擾。 循跡機(jī)器人設(shè)計(jì) 8 圖 45 測(cè)障流程圖 反射式光電傳感器的光源有多種，常用的有紅外發(fā)光二極管，普通發(fā)光二極管，以及激光二極管，前兩種光源容易受到外界光源的干擾，而激光二極管發(fā)出的光的頻率較集中，傳感器只接收很窄的頻率范圍信號(hào)，不容易被干擾但價(jià)格較貴。理論上光電傳感器只要位于被測(cè)區(qū)域反射表面可受到光源照射同時(shí)又能被接收管接收到的范圍就能進(jìn)行檢測(cè)，然而這是一 種理想的結(jié)果。因?yàn)楣獾姆瓷涫艿蕉喾N因素的影響，如反射表面的形狀、顏色、光潔度，日光、日光燈照射等不確定因素。如果直接用發(fā)射和接收管進(jìn)行測(cè)量將因?yàn)楦蓴_產(chǎn)生錯(cuò)誤信號(hào)，采用對(duì)反射光強(qiáng)進(jìn)行測(cè)量的方法可以提高系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確性。紅外反射光強(qiáng)法的測(cè)量原理是將發(fā)射信號(hào)經(jīng)調(diào)制后送紅外管發(fā)射，光敏管接收調(diào)制的紅外信 號(hào)，原理如圖 46 所示。 圖 46 紅外發(fā)射接受原理 否 獲取傳感器信息 黑線上是否有障礙物 是 右轉(zhuǎn) 前進(jìn) 10cm 左轉(zhuǎn)前進(jìn) 5cm 后左轉(zhuǎn) 前進(jìn) 10cm 并檢測(cè)黑線 繼續(xù)前進(jìn) 循跡機(jī)器人設(shè)計(jì) 9 設(shè)計(jì) 考慮到 機(jī)器人 必須能夠前進(jìn)、倒退、停止，并能靈活轉(zhuǎn)向，在左右兩輪各裝一個(gè)電機(jī)分別進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。當(dāng)左輪電機(jī)轉(zhuǎn)速高于右輪電機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)小車(chē) 向右轉(zhuǎn)，反之則向左轉(zhuǎn)。為了能控制車(chē)輪的轉(zhuǎn)速，可以采取 PWM 調(diào)速法，即由單片機(jī)的 IOBIOB9 輸出一系列頻率固定的方波，再通過(guò)功率放大來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，在單片機(jī)中編程改變輸出方波的占空比就可以改變加到電機(jī)上的平均電壓，從而可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。左右輪兩個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速的配合就可以實(shí)現(xiàn)小車(chē)的前進(jìn)、倒退、轉(zhuǎn)彎等功能。 驅(qū)動(dòng) 電機(jī)的選擇 由于 系統(tǒng)為智能的循跡機(jī)器人，對(duì)于其驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇就顯得十分重要。 為了 要實(shí)現(xiàn)對(duì)路徑的準(zhǔn)確定位和精確測(cè)量，我們綜合考慮了一下兩種方案 ： 方案 1：采用步進(jìn)電機(jī)作為該系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。 由于其轉(zhuǎn)過(guò)的角度可以精確的定位，可以實(shí)現(xiàn)小車(chē)前進(jìn)路程和位置的精確定位。雖然采用步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩較低，隨轉(zhuǎn)速的升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)急劇下降，其轉(zhuǎn)速較低，不適用于有一定速度要求的系統(tǒng)。經(jīng)綜合比較考慮， 我們放棄了此方案。 方案 2：采用直流減速電機(jī)。直流減速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩大，體積小，重量輕，裝配簡(jiǎn)單，使用方便。由于其內(nèi)部由高速電動(dòng)機(jī)提供原始動(dòng)力，帶動(dòng)變速（減速）齒輪組，可以產(chǎn)生較大扭力。 電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路如圖 47 所示。 E A / V P31X T A L 119X T A L 218R E S E T9R D ( P 3 7)17W R ( P 36 )16I N T 0 ( P 32 )12I N T 1 ( P 33 )13T 0( P 34 )14T 1( P 35 )15P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178A D 0/ P 0 039A D 1/ P 0 138A D 2/ P 0 237A D 3/ P 0 336A D 4/ P 0 435A D 5/ P 0 534A D 6/ P 0 633A D 7/ P 0 732A 8/ P 2021A 9/ P 2122A 10 / P 2223A 11 / P 2324A 12 / P 2425A 13 / P 2526A 14 / P 2627A 15 / P 2728P S E N29A L E / P30T X D ( P 31 )11R X D ( P 3 0)10U1A T 89 C 5 1P 0_ 0P 0_ 1P 0_ 2P 0_ 3P 0_ 4P 0_ 5P 0_ 6P 0_ 7P 2_ 0P 2_ 1P 2_ 2P 2_ 3P 2_ 4P 2_ 5P 2_ 6P 2_ 7D2D I O D ED2D I O D ED2D I O D ED2D I O D ED2D I O D ED2D I O D ED2D I O D ED2D I O D EA+ R i gh tM O T O R S E R V OA+ L e f tM O T O R S E R V O 圖 47 電
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