基于PSoC的遠程目標實時檢測及快速規(guī)避技術

近年來，關于智能機器人避障是一個比較熱門的問題，在很多電子設計競賽中也是一個很典型的賽題。在這方面，避障方案的選擇和軟件的設計和巧妙的算法在設計的實現上有著很重要的作用。

在避障方案的選擇上主要基于反射式器件的原理，利用傳感器向某一方向發(fā)射遇到障礙物后反射的回波，從而測出機器人與障礙物之間的距離。目前常用的避障手段有以下三種方法。

一、超聲波檢測避障法

由于超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質中傳播的距離較遠，因而超聲波經常用于距離的測量，如測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實現。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易于做到實時控制，并且在測量精度方面能達到工業(yè)實用的要求，因此在移動機器人的研制上也得到了廣泛的應用。但它無法用于精確定位之上，且超聲波受環(huán)境因素的影響比較明顯，因此對于定位精度較高的場合無法深入應用。

二、紅外檢測法

紅外傳感器通過光電開關的探測，利用被檢測物體對紅外光束的遮光或反射,由同步回路選通而檢測物體的有無,其物體不限于金屬,對所有能反射光線的物體均可檢測.現有的光電傳感器優(yōu)先，使用的是波長780nm——3um的近紅外光,并已有比較穩(wěn)定的集成化產品,與數字電路的接口也非常簡單。但紅外線易受干擾且檢測距離十分有限，所以無法用于遠距離的障礙物檢測以及快速的避障方面。

三、激光測距法

激光測距儀，是利用激光對目標的距離進行準確測定的儀器。激光測距儀在工作時向目標射出一束很細的激光，由光電元件接收目標反射的激光束，計時器測定激光束從發(fā)射到接收的時間，計算出從觀測者到目標的距離。激光測距儀重量輕、體積小、操作簡單速度快而準確，其誤差僅為其它光學測距儀的五分之一到數百分之一。激光測距儀重量輕、體積小、操作簡單速度快而準確，因而被廣泛用于地形測量，戰(zhàn)場測量，坦克，飛機，艦艇和火炮對目標的測距，測量云層、飛機、導彈以及人造衛(wèi)星的高度等。它是提高高坦克、飛機、艦艇和火炮精度的重要技術裝備。因此它在快速避障的領域也將發(fā)揮著極其重要的作用，它的遠距測量給避障的算法計算爭取了寶貴的時間，在高速避障的場合有著不可替代的作用。

課題研究方案

我們通過激光測距儀來實時檢測測量范圍內障礙物的距離數據并通過RS232傳輸端口傳送到PSoC中進行相應處理，我們選用了新一代的超聲電機作為作動器來實現激光測距儀10度角的環(huán)境范圍掃描，因其具有快速的響應能力、良好的斷電自鎖能力且不受電磁干擾的影響等一系列優(yōu)點，固在航空航天的領域有較大的應用前景。

本課題中，我們可以控制超聲電機在10度角的范圍內達到50Hz的掃描頻率，這一點完全滿足了實時避障的外部需要。并且借助于其較高的掃描速率再加上激光測距儀較遠的探測范圍，我們就完全可以實現提前預測、快速避障的功能。

對于避障方案的選取我們結合了當今動態(tài)障礙物檢測的不同方式，根據自身系統的特點提出了以下幾個不同的方案，對于其最優(yōu)性的選取，我們會在后期的工作中結合實驗統計選取最好的算法解決方案。