水下清污机器人避障控制设计.pdf

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1、第３期（总第１９６期）机械工程与自动化Ｎｏ．３２０１６年６月ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ＆ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＪｕｎ．文章编号：１６７２-６４１３（２０１６）０３-０１５１-０２水下清污机器人避障控制设计１２２廖伟强，罗智芸，徐素梅（１．中山职业技术学院，广东中山５２８４００；２．中山市中等专业学校，广东中山５２８４００）摘要：障碍检测避让是水下清污机器人运动控制的关键问题。分析了机器人障碍的特点和检测方法，确定了障碍控制的方案，设计了检测电路和控制程序，实现了机器人的障碍避让和控

2、制。关键词：水下清污；障碍检测；水下机器人；避障控制中图分类号：ＴＰ２４２.６文献标识码：Ａ0引言循迹检测需要在水下布设循迹识别物，接近开关检测水下清污机器人是一种在水下行走并进行清污的则需要与障碍物非常接近，均有各种不足。而超声检机器人。以往的水下清污机器人大多以人力拖动或操测，则不需要考虑这些因素，且可以较准确地测量出障作人员在岸上通过观测机器人的运动情况实时操控。碍物与机器人的距离，根据需要控制指令任意设定避该方式效率不高而且需增加人工成本，已不能满足新障方案。［１］时代下对智能设备的要求

3、。2控制电路机器人在水下运动过程中有可能遇到立柱、墙壁、在使用超声波进行障碍测量时，采用ＨＣ-ＳＲ０４树干等障碍物，要实现机器人自动作业或者对机器人超声检测模块，其模块电路如图１所示。使用５１系列进行远程操控，则必须保证机器人在水下正常行走时单片机作为主控电路，经ＭＡＸ２３２芯片进行信号调制［４］不出现碰撞、堵死或卡死等情况，因此障碍的检测与避后输送到超声波发生头使其产生超声信号，通过一让是必须面对和必须解决的问题。个ＰＮＰ的三极管控制超声信号的电源通断，然后通过1障碍检测一款７４系列的芯片对接

4、收信号调制处理后输送给单片运动物体的障碍检测主要有接触检测和非接触检机进行信号的读取和运算，并将计算结果反馈给Ｊ１端测两大类，接触检测主要有微动开关检测、压力传感器口，用于与外部设备进行通讯。模块的实物如图２所示。检测和加速度检测；非接触式检测主要有红外检测、循该模块采用ＩＯ触发方式进行控制，通过单片机迹检测、超声波检测和接近开关检测等几种。的ＩＯ口将ＴＲＩＧ引脚拉低，然后由单片机给出一个接触式检测的３种方式均需要使机器人直接接触１０μｓ以上的脉冲信号，模块便发送８个４０ｋＨｚ的超到障碍物，并利

5、用与障碍物接触过程中产生的相互作声方波信号，并自动检测是否有信号返回。当有信号用力，将其转换成电信号进行障碍检测。为了不增加返回时，通过ＩＯ输出一高电平，高电平持续的时间就机器人的整体尺寸，一般将检测装置直接安装在机器是超声波从发射到返回的时间。其测试的距离为：人主体并浸泡于水中。这类测试方法往往需要机器人vts＝．（１）进行紧急制动，会产生较大的惯性甚至碰撞，会对机器２［２］人整体机构的稳定性及其使用寿命造成影响。其中：s为测试距离，ｍ；v为声音的速度，ｍ／ｓ；t为高电采用非接触式的检测方法时

6、，传感器均不需要与平时间，ｓ。障碍物进行直接的接触，但从安装的角度来说其均不实际使用中可以根据测量到的障碍距离和机器人太适合安装于水下。如果一定要安装于水下，则成本的运行速度来决定机器人何时进行减速和停止运行，会较高，且检测精度会下降，因此可以考虑将其安装于或者拐弯避让。水面与机器人同步运行。在这几种方式中又以超声波3应用程序设计［３］检测效果最好。因为红外检测会受到光照的影响，根据超声波模块触发和信号读取的要求，使用单收稿日期：２０１５-１０-０８；修订日期：２０１６-０３-３１作者简介：廖伟

7、强（１９８２-），男，广东英德人，工程师，硕士，研究方向：机电一体技术。・１５２・机械工程与自动化２０１６年第３期片机与其进行通讯，并进行测量距离的计算，根据机器人当前的状态控制机器人的下一步运动状态。图１障碍超声检测电路制的方法很好地实现了水下机器人的清污运动控制。图２超声检测模块控制程序流程如图３所示，首先定义好端口和功能寄存器，然后给超声波模块发送２０μｓ的触发信号，图３控制程序流程接着等待检测反馈信号。在此通过设置定时器参数，参考文献：使用单片机的定时器中断作为计时基准实现测量信号［１］

8、毛宇峰，庞永杰，李晔，等．速度矢量坐标系下水下机器人反馈时间的计时统计［５］。计时完毕后将测试数据代入动态避障方法［Ｊ］．哈尔滨工程大学学报，２０１０，３１（２）：１５９-１６４．公式（１）进行障碍距离的计算，并对数据进行判断和处［２］胡盛斌．用于移动机器人避障的超声测距系统［Ｊ］．机电理以决定机器人下一步的运动控制方式，从而达到障一体化，２０１３（１）：３７-４０．碍检测和避障运动控制的目的。［３］赵志洲．超声及超声检测［Ｊ］．煤矿机械，２００４（３）：１３８-4结束语１３９．［４］陈廷侠．Ｍ