遠(yuǎn)程目標(biāo)實(shí)時(shí)檢測(cè)及規(guī)避技術(shù)深度解析 　

近年來(lái)，關(guān)于智能機(jī)器人避障是一個(gè)比較熱門(mén)的問(wèn)題，在很多電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中也是一個(gè)很典型的賽題。在這方面，避障方案的選擇和軟件的設(shè)計(jì)和巧妙的算法在設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)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(cè)出機(jī)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(cè)避障法
　　由于超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測(cè)量，如測(cè)距儀和物位測(cè)量?jī)x等都可以通過(guò)超聲波來(lái)實(shí)現(xiàn)。利用超聲波檢測(cè)往往比較迅速、方便、計(jì)算簡(jiǎn)單、易于做到實(shí)時(shí)控制，并且在測(cè)量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求，因此在移動(dòng)機(jī)器人的研制上也得到了廣泛的應(yīng)用。但它無(wú)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(duì)于定位精度較高的場(chǎng)合無(wú)法深入應(yīng)用。
　　二、紅外檢測(cè)法
　　紅外傳感器通過(guò)光電開(kāi)關(guān)的探測(cè)，利用被檢測(cè)物體對(duì)紅外光束的遮光或反射，由同步回路選通而檢測(cè)物體的有無(wú)，其物體不限于金屬，對(duì)所有能反射光線的物體均可檢測(cè)?，F(xiàn)有的光電傳感器優(yōu)先，使用的是波長(zhǎng)780nm——3um的近紅外光，并已有比較穩(wěn)定的集成化產(chǎn)品，與數(shù)字電路的接口也非常簡(jiǎn)單。但紅外線易受干擾且檢測(cè)距離十分有限，所以無(wú)法用于遠(yuǎn)距離的障礙物檢測(cè)以及快速的避障方面。
　　三、激光測(cè)距法
　　激光測(cè)距儀，是利用激光對(duì)目標(biāo)的距離進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定的儀器。激光測(cè)距儀在工作時(shí)向目標(biāo)射出一束很細(xì)的激光，由光電元件接收目標(biāo)反射的激光束，計(jì)時(shí)器測(cè)定激光束從發(fā)射到接收的時(shí)間，計(jì)算出從觀測(cè)者到目標(biāo)的距離。激光測(cè)距儀重量輕、體積小、操作簡(jiǎn)單速度快而準(zhǔn)確，其誤差僅為其它光學(xué)測(cè)距儀的五分之一到數(shù)百分之一。激光測(cè)距儀重量輕、體積小、操作簡(jiǎn)單速度快而準(zhǔn)確，因而被廣泛用于地形測(cè)量，戰(zhàn)場(chǎng)測(cè)量，坦克，飛機(jī)，艦艇和火炮對(duì)目標(biāo)的測(cè)距，測(cè)量云層、飛機(jī)、導(dǎo)彈以及人造衛(wèi)星的高度等。它是提高高坦克、飛機(jī)、艦艇和火炮精度的重要技術(shù)裝備。因此它在快速避障的領(lǐng)域也將發(fā)揮著極其重要的作用，它的遠(yuǎn)距測(cè)量給避障的算法計(jì)算爭(zhēng)取了寶貴的時(shí)間，在高速避障的場(chǎng)合有著不可替代的作用。
　　課題研究方案
　　我們通過(guò)激光測(cè)距儀來(lái)實(shí)時(shí)檢測(cè)測(cè)量范圍內(nèi)障礙物的距離數(shù)據(jù)并通過(guò)RS232傳輸端口傳送到PSoC中進(jìn)行相應(yīng)處理，我們選用了新一代的超聲電機(jī)作為作動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)激光測(cè)距儀10度角的環(huán)境范圍掃描，因其具有快速的響應(yīng)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(diǎn)，固在航空航天的領(lǐng)域有較大的應(yīng)用前景。
　　本課題中，我們可以控制超聲電機(jī)在10度角的范圍內(nèi)達(dá)到50Hz的掃描頻率，這一點(diǎn)完全滿足了實(shí)時(shí)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(cè)距儀較遠(yuǎn)的探測(cè)范圍，我們就完全可以實(shí)現(xiàn)提前預(yù)測(cè)、快速避障的功能。
　　對(duì)于避障方案的選取我們結(jié)合了當(dāng)今動(dòng)態(tài)障礙物檢測(cè)的不同方式，根據(jù)自身系統(tǒng)的特點(diǎn)提出了以下幾個(gè)不同的方案，對(duì)于其最優(yōu)性的選取，我們會(huì)在后期的工作中結(jié)合實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)選取最好的算法解決方案。
　　
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