机器人用测距电路设计开题报告

1. 研究目的与意义

省大学生机器人大赛以机器人比赛为形式，以引导高等学校加强相关专业和课程建设，提高学生创新能力、理论知识应用能力为目标。随着科技发展与智能技术的应用、教育理念的不断更新，作为综合了信息技术、机械工程、电子工程、控制理论、传感技术以及人工智能、前沿科技的机器人技术也在为教育改革之路贡献着自己的力量。 为了参加江苏省机器人技术的比赛，培养学生创新能力，我们选择提前做好医疗服务机器人控制系统的设计。需要对系统中用到测距电路进行设计，让测量到的距离在屏幕上显示。

2. 国内外研究现状分析

超声波：

近十年来，国内科研人员在超声波回波信号处理方法、新型超声波换能器研发、超声波发射脉冲选取等方面进行了大量理论分析与研究，并针对超声测距的常见影响因素提出温度补偿、接收回路串入自动增益调节环节等提高超声波测距精度的措施。目前，国内学者对超声波回波信号处理算法的研究已经日渐成熟，但其作为超声波探测定位的关键技术，仍将是一个重要的研究方向。

目前国产低功率超声波探头，一般不能用于探测15m以外的物体，美国airmar公司生产的airducerar30超声波传感器的作用距离可达30m,但价格较高。潘仲明等对大作用距离超声波传感技术进行研究，研制了谐振频率为24.5khz的新型超声波传感器，其作用距离超过了32m，测量误差小于2%。廖一等提出利用弯曲振动换能器改善声匹配，将气介超声波换能器的最大探测距离提高到35m。

3. 研究的基本内容与计划

在自主移动机器人的实时避障和路径规划过程中,机器人须依赖于外部环境信息的获取,感知障碍物的存在,测量障碍物的距离。目前,机器人避障和测距传感器有红外、超声波、激光及视觉传感器。激光传感器和视觉传感器价格贵,对控制器的要求较高,因而,在移动机器人系统中多采用红外及超声波传感器。多数系统采用单一传感器进行信息采集,但超声波传感器因为存在测量盲区的问题,测距范围一般在30～300cm之间;而红外测距传感器的探测距离较短,一般在几十厘米之内,它可以在一定程度上弥补超声波传感器近距离无法测量的缺点。因而,本系统采用多路红外和超声波传感器进行距离信息的测量和采集。

本课题要求采用红外测距传感器和超声波测距传感器，触摸屏的型号为26atp，选一款dsc（数字信号控制器）作为主控制器，将检测到的距离在触摸屏上显示。要求使用电压：小于dc5v，静态电流：小于2ma，感应角度：不大于15度，探测距离：2cm-450cm，精度：可达1-3mm。要求设计其硬件电路，并用mplab c30编写相应的控制程序。

本课题要求设计一种跟随算法可以根据传感器提供的数据实时调整切割头到板材的距离。用液晶显示屏实现显示功能，建立控制板与传感器和上位机的总线式通讯。

4. 研究创新点

本课题重点比较了机器人避障模块中超声测距与红外测距的优缺点，视具体条件选择一种低成本、低功耗、高效能的移动机器人避障测距系统。