環(huán)境感知 - 基于SLH89F5162的智能清潔機器人

　　清潔機器人必須知道自身位置，在特定位置或區(qū)域進行特定的動作，完成對房間的吸塵任務(wù)。它需要通過傳感器進行障礙檢測，并將障礙物信息傳送給MCU，進行決策，最終完成全區(qū)域路徑覆。障礙探測是指由各種傳感器組成的傳感器陣列對周圍未知環(huán)境進行探測。整個傳感器陣列就像是清潔機器人的“眼睛”，收集周圍未知環(huán)境的某些信息。清潔機器人中的傳感器數(shù)量比較多，相關(guān)的有用于環(huán)境感知的傳感器、自身定位傳感器，種類繁多，將這些傳感器的信息有效融合是一個重要問題。

　　方案l：避障用激光傳感器，激光傳感器是一種利用激光技術(shù)進行測量的新型傳感器。它由激光器、激光檢測器和測量電路組成，具有能實現(xiàn)無接觸遠距離測量、速度快、精度高、量程大、抗光、電干擾能力強等優(yōu)點。缺點是激光傳感器價格昂貴，外接電路設(shè)計十分復雜，不適合小車的需要，因此放棄該方案。

　　方案2：避障用超聲波傳感器，超聲波傳感器是一種利用超聲波的特性研究的測量傳感器。它主要由壓電晶片組成，用來發(fā)射和接收超聲波。超聲波在空氣里傳播時，會因不同介質(zhì)的聲阻抗不同而產(chǎn)生反射，因此測量發(fā)射接收信號間的時間差，可以得到障礙物的距離，該信號經(jīng)過運算放大器，傳送給控制芯片LPC2132，LPC2132發(fā)出控制信號改變小車的轉(zhuǎn)向，作出對障礙物的正確判斷。超聲波傳感器的優(yōu)點是反應(yīng)速度靈敏，可測距離遠，收到外界的干擾小，缺點是超聲波在小空間不同方向里會進行多次反射，當和障礙物形成一定角度時，會發(fā)生鏡面反射，產(chǎn)生幻影，從而動作混亂。

　　方案3：避障用紅外光電開關(guān)。紅外發(fā)射器發(fā)出紅外線，遇到障礙物后，光線反射回來，接受的光感三極管導通，單片機接受到相應(yīng)的電平信號。其優(yōu)點是對近距離的障礙物反應(yīng)速度靈敏，信號之間抗干擾能力強，缺點是距離要求近，容易受自然光的影響。經(jīng)過傳感器性價比和課題實際要求的綜合分析，超聲避障實現(xiàn)方便，技術(shù)成熟，是移動機器人常用的避障方法，因此我們選擇超聲波傳感器作為機器人的眼睛［5］。

　　本系統(tǒng)中采用了US-100 超聲波測距模塊，可實現(xiàn) 2cm~4.5m 的非接觸測距功能，擁有 2.4~5.5V 的寬電壓輸入范圍，靜態(tài)功耗低于 2mA，自帶溫度傳感器對測距結(jié)果進行校正，同時具有 GPIO，串口等多種通信方式，內(nèi)帶看門狗，工作穩(wěn)定可靠。

　　遙控可以使機器人的操作更加方便，本系統(tǒng)中要通過智能手機遙控機器人，而智能手機的信號正是通過藍牙發(fā)出，因此只需在機器人上安裝藍牙模塊。由于機器人只接受數(shù)據(jù)，不發(fā)送數(shù)據(jù)，所以只需藍牙的從機模塊即可。

　　本系統(tǒng)中采用了型號為HC-06的藍牙模塊，其中編號06就表示其為從機模塊，在藍牙模塊的命名規(guī)則中偶數(shù)命名的型號出廠時就確定了從機，并無法更改。用戶不可以自己切換主機或者從機，用戶可以空過AT指令集對藍牙模塊進行配置，AT 指令集較少，包括修改藍牙名（限于從機），修改密碼，修改波特率，詢問版本號等幾個基本功能。