第六章 移动机器人感知ppt课件.ppt

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1、第六章感知(Perception)6.1移动机器人的传感器用于移动机器人的传感器种类丰富，有些传感器只用于测量简单的值，如电机转速；而其他传感器则用来获取关于机器人的环境信息。6.1.1传感器分类根据传感器所采集内容的不同：内部传感器：测量机器人的内部值，如电机速度、关节的角度、电池电压等。外部传感器：从机器人的外部环境获取信息。如距离测量、亮度、声音等。为了提取有意义的环境特征，机器人要解释外部传感器的测量。根据实现测量的方法的不同被动传感器：测量进入传感器的周围环境的能量。如温度探测器、话筒、CCD和CMOS摄像机。主动传感器：主动发射能量到环境，然后测量环

2、境的响应。由于主动传感器可以支配与环境的交互，常常具有较好的性能。然而也有缺点，如容易受到干扰和干扰其他传感器。6.1.2红外传感器HS0038图6.1HS0038内部结构图图6.2HS0038典型应用电路图6.3HS0038发射电路图6.4HS0038接收电路ST188图6.5ST188实物图图6.6ST188应用电路图6.1.3超声波传感器压电陶瓷超声波换能器（UCM—T40K1 ，UCM—R40K1）图6.7超声波换能器外形图图6.8超声波发射驱动电路图6.9接收整流电路图6.10比较触发电路DYP-ME007超声波测距模块图6.11模块外形图主要技术参数

3、：工作电压：DC5V静态电流：小于2mA电平输出：5V（接收到回波时），0V感应角度：不大于15度感应距离：4cm--5m精度：0.3cm引脚介绍：按图顺序依次为（左起）：VCC、trig（控制端）、echo（接收端）、out（空脚）、GND。OUT脚为此模块作为防盗模块时的开关量输出脚，测距模块不用此脚！使用方法：本模块输出方式为PWM。利用单片机从控制口发一个10us以上的高电平，就可以在接收口等待高电平输出。一有输出就可以开定时器计时，当此口变为低电平时就可以读定时器的值，此时就为此次测距的时间,方可算出距离。如此周期性地测量方可移动测距。6.1.4图像传

4、感器（摄像头）CCD和CMOSCCD(ChargeCoupledDevice)，即“电荷耦合器件”，以百万像素为单位。电容耦合器件是今天机器人视觉系统最流行的一种技术。它由光敏像素阵列所组成，各个像素可以被想象为光敏电容器。开始，电容器被充电，采集图象时，光子撞击各像素，电容器释放电子，最终根据各像素累计的电荷变化量，通过相关的处理，得到图像信息。数码相机规格中的多少百万像素，指的就是CCD的分辨率。CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor)，即“互补金属氧化物半导体”。具有像素阵列，位于像素点的是几个晶体管。在图像数据

5、采集过程中，CMOS采用新的方法，每个像素旁具有专用的信号测量和放大电路。相对于CCD，CMOS的功耗较小，但分辨率低。摄像头所有CCD芯片都属于模拟元件，但当图像数据进入计算机时却是数字信号。如果数据是在摄像头、采集卡两部分完成数字化的，这个摄像头就是模拟摄像头。而数字摄像头则是在摄像头内部完成数字化的，这样可以减少图像的噪音。与模拟摄像头相比，数字摄像头显著提高了摄像头的信噪比、增加了摄像头的动态范围、最大化图像灰度范围。科学研究级的绝大多数的CCD/CMOS芯片都是由Kodak、Sony、SIT制造的。图像的采集模拟摄像头输出信号特性：目前的模拟摄像头一般

6、都是PAL制式的，输出的信号由复合同步信号，复合消隐信号和视频信号。PAL制式输出的图像是25Hz，即每秒钟有25幅画面，说的专业点就是每秒25帧，其中每一帧有625行，50Hz奇偶行扫描。模拟摄像头工作原理：按一定的分辨率，以隔行扫描的方式采集图像上的点，当扫描到某点时，就通过图像传感芯片将该点处图像的灰度转换成与灰度一一对应的电压值，然后将此电压值通过视频信号端输出。图5.12摄像头视频信号摄像头有两个重要的指标分辨率：分辨率实际上就是每场行同步脉冲数，这是因为行同步脉冲数越多，则对每场图像扫描的行数也越多。事实上，分辨率反映的是摄像头的纵向分辨能力有效像素

7、：有效像素常写成两数相乘的形式，如“320x240”，其中前一个数值表示单行视频信号的精细程度，即行分辨能力；后一个数值为分辨率，因而有效像素=行分辨能力×分辨率。视频信号分离（LM1881）图6.131881视频分离电路图6.141881时序图CMOS数字摄像头（OＶ7620）主要技术参数1/3英寸数字式CMOS图像传感器;有效像素:664(水平方向)×492（垂直方向）；内置１0为双通道ＡD转换器，输出８位图像数据；5V电源供电；工作时功耗<120mW，待机时功耗<10mW;扫描方式：逐行/隔行扫描;信噪比:>48dB；引脚介绍图6.15摄像头与单片机连接电

8、路Yn6——14（摄像头