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【知识】传感器和算法如何让机器人实现避障?

本文摘要:避障是指移动机器人在行驶过程中,通过传感器感官到在其规划路线上不存在静态或动态障碍物时,按照一定的算法动态改版路径,跨过障碍物,最后达到目标点。 避障常用哪些传感器 不管是要展开导航系统规划还是避障,感官周边环境信息是第一步。 就避障来说,移动机器人必须通过传感器动态提供自身周围障碍物信息,还包括尺寸、形状和方位等信息。避障用于的传感器多种多样,各有不同的原理和特点,目前少见的主要有视觉传感器、激光传感器、红外传感器、超声波传感器等。

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避障是指移动机器人在行驶过程中,通过传感器感官到在其规划路线上不存在静态或动态障碍物时,按照一定的算法动态改版路径,跨过障碍物,最后达到目标点。  避障常用哪些传感器  不管是要展开导航系统规划还是避障,感官周边环境信息是第一步。

就避障来说,移动机器人必须通过传感器动态提供自身周围障碍物信息,还包括尺寸、形状和方位等信息。避障用于的传感器多种多样,各有不同的原理和特点,目前少见的主要有视觉传感器、激光传感器、红外传感器、超声波传感器等。下面我非常简单讲解一下这几种传感器的基本工作原理。

  超声波  超声波传感器的基本原理是测量超声波的飞行中时间,通过d=vt/2测量距离,其中d是距离,v是声速,t是飞行中时间。由于超声波在空气中的速度与温湿度有关,在较为准确的测量中,须要把温湿度的变化和其它因素考虑到进来。

  上面这个图就是超声波传感器信号的一个转身。通过压电或静电变送器产生一个频率在几十kHz的超声波脉冲构成波包,系统检测低于某阈值的偏移声波,检测到后用于测量到的飞行中时间计算出来距离。超声波传感器一般起到距离较短,普通的有效地观测距离都在几米,但是不会有一个几十毫米左右的大于观测盲区。

由于成像传感器的成本低、构建方法非常简单、技术成熟期,是移动机器人中常用的传感器。超声波传感器也有一些缺点,首先看下面这个图。  因为声音是锥形传播的,所以我们实际测得的距离并不是一个点,而是某个锥形角度范围内最近物体的距离。

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  另外,超声波的测量周期较长,比如3米左右的物体,声波传输这么近的距离必须大约20ms的时间。再者,有所不同材料对声波的光线或者更有是不完全相同的,还有多个成像传感器之间有可能会相互阻碍,这都是实际应用于的过程中必须考虑到的。  红外  一般的红外测距都是使用三角测距的原理。红外发射器按照一定角度升空红外光束,遇上物体之后,光不会偏移回去,检测到反射光之后,通过结构上的几何三角关系,就可以计算出来出有物体距离D。

  当D的距离充足将近的时候,上图中L值会相当大,如果多达CCD的观测范围,这时,虽然物体很将近,但是传感器反而看到了。当物体距离D相当大时,L值就不会较小,测量量精度不会变差。因此,少见的红外传感器测量距离都较为将近,大于超声波,同时远距离测量也有大于距离的容许。另外,对于半透明的或者近似于黑体的物体,红外传感器是无法检测距离的。

但相对于成像来说,红外传感器具备更高的比特率。


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