智能移动机器人感知系统的can总线结构设计

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1、智能移动机器人感知系统的CAN总线结构设计摘要：本文介绍基于SenComp公司600系列高灵敏超声波传感器在自主移动机器人避障中的应用方法。采用多个传感器形成感知系统，并将采样到的环境数据通过CAN总线送入到主控制器。单片机选用C8051F040,支持控制器局域网(CAN),具体介绍了系统的软、硬件设计。Abstract：Thispaperintroducestheapplicationmethodofthe600serieshighsensitiveultrasonicsensorbasedonSenCompc

2、ompanyintheautonomousmobilerobotobstacleavoidance.Itusesmultiplesensorstoformaperceptionsystem，andsendsthesampledenvironmentaldatathroughCANbusintothemaincontroller.SCMC8051F040isselectedtosupportControllerAreaNetwork(CAN).Thesystemhardwareandsoftwaredesignis

3、introducedindetail.关键词：超声波传感器；移动机器人；CAN总线Keywords：highsensitiveultrasonicsensor；mobilerobot；CANbus中图分类号：TP242文献标识码：A文章编号：1006-4311(2016)04-0200-021概述要想使自主移动机器人系统完成避障、环境地图的建立、定位、路径规划等任务，机器人必须具备实时采集环境信息的能力，而这离不开实时感知环境信息的传感器系统的支持。因此在移动机器人中幵始越来越多的应用各类传感器，比如超声波、激光

4、、红外、视觉等。在移动机器人感知系统中声呐超声波传感器的应用最为广泛，因为其具有处理信息简单、性价比高、速度快、硬件实现方便等优势。需要注意的是要想实现机器人对环境的感知，单个超声波传感器是无法做到的，因此机器人的感知系统都是多个传感器组成的，本文超声波发射器逐个轮流发射，但所有接收器同时接收。传感器布局如图1所示[1]。本文采用SensComp600系列声呐传感器，该传感器具有很强的接收灵敏度，因为它将6500测距模块和600系列超声波探头、探头中心频率50kHz整合起来了。该传感器的触发方式有两种，分别是A部

5、触发和外部触发，I/O接口均兼容TTL逻辑电平，正常工作电压范围为6〜24VDC[2],波束角度15°（-6dB）,低响应特性量程：6英寸〜35英尺非常好的接收灵敏度，如图2。600系列同吋具冇发送和接收声波的功能。在假设声波的传输速度不变的情况下，通过测出声波从发射点到冃标物体往返传输所需的时间，就可以测算出距离，超声波测距数学公式如式（1）。式（1）中，D（单位为m）表示声波发射点与目标物体的距离；t表示声波往返发射点和目标时间。式（2）中，T为绝对温度；cO为声波，表示当0°C时，空气中的传播速度为331.

6、4ni/s。SensComp600系列声呐传感器的操作模成有单回波模或和多回波模成两种。在单回波模式下，输入引脚INIT电平跳变为高电平时传感器发送超声波，然后等待发送的声波反回，最后返回的信号被放人，并且在输出引脚ECHO输出高电平。从引脚INIT变为高电平到ECHO跳变为高电平的时间即为声波从传感器到障碍物往返所用的时间。在实际测距的过程中，SensComp600系列只需采用单回波模式即可。2硬件电路设计信息采集处理器对于测量系统而言不可或缺，本文设计屮采用的是美国SliconLabrary公司的单片机C80

7、51F040。C8051FXXX系列单片机具有很强的兼容性，因为其具有8051兼容的微控制器内核。片内不仅具有标准8052的数字外设部件，还具有数据采集和控制系统等其它的很多数字外设部件，这就意味着其具有比标准8052更多的功能。C8051F040采用高速、流水线结构CIP-51

8、Aj核，功能强大。汝lOOKS/s的12位ADC、控制器局域网控制器(CAN),6个捕捉/比较模块的可编程计数器/定时器阵列，温度传感器、可实现硬件的SPI，SMBus/IIC和两个UART中行口，64KB可在系统编程的FLASH存储器

9、等。可通过设置交叉开关控制寄存器将八内的计数器/定时器、串行总线、硬件中断、ADC转换启动输入、比较器输出以及微控制器内部的其它数字信号配置在端门1/0引脚。该特性决定了用户可以依据自己的特定应用选择通用端口1/0和所需数字资源的组合。因此选用此单片机完全能满足设计要求。根据自主移动机器人在复杂的非结构化环境中工作的功能要求进行设计，将各个功能模块化设计，控制系统组成如图