通信与网络中的采用超声波的移动机器人导航设计方法

摘要： 采用新型的超声波传感器，设计并开发基于ARM9 与嵌入式linux 为平台的轮式移动机器人平台的下的未知环境的避障导航系统。本文重点介绍该超声波传感器的实现原理以及在机器人平台中的整个软件实现流程以及控制机器人行走的实现方法。 　　1 引言 　　在项目开发中采用从英国进口的SRF05 超声波传感器，它的回波反馈与测距方式与通常使用的超声波传感器相比较特别， 在ARM中实现也稍有难度， 但该传感器精度很高可达到1cm, 因此用该传感器去掉了用于近距离测距的红外测距模块节约了硬件资源。 　　该机器人的最小系统为，触摸屏模块，超声波模块，摄像头图像采集模块，直流电机闭环控制系统，在整个 【通信与网络中的采用超声波的移动机器人导航设计方法】 在现代的自动化技术中，移动机器人导航系统扮演着至关重要的角色。本文主要探讨了一种采用超声波传感器的移动机器人导航系统，该系统设计在基于ARM9处理器和嵌入式Linux平台的轮式移动机器人上，特别适用于未知环境的避障导航。其中，采用了来自英国的SRF05超声波传感器，该传感器以其独特的回波反馈和高精度（可达1cm）的特点，替代了传统的红外测距模块，有效地节省了硬件资源。 1. 引言 在项目实施过程中，SRF05超声波传感器因其特殊的工作方式和在ARM处理器上的实现难度而显得独特。该传感器能够发送40kHz的超声波脉冲，并通过回波时间来计算与障碍物的距离。机器人系统包含了触摸屏模块、超声波模块、摄像头图像采集模块以及直流电机闭环控制系统，这些组件协同工作，确保机器人在未知环境中安全、精确地行驶。 2. SRF05超声波测距方法 超声波测距的基本原理是，通过发送一个10us的脉冲触发传感器，SRF05会发射8个周期的超声波脉冲。当回波信号（即echo口）的电平变为高，计时器开始计时；当回波变为低电平时，表示遇到障碍物，计时器停止，高电平的持续时间与障碍物距离成正比。超声波的有效测距范围为1cm到4m。在实际应用中，必须确保计时器周期大于30ms以避免误测。 3. 超声波测距软件实现 软件实现的关键在于回波检测。由于ARM处理器的中断机制限制，需要通过软件方式来检测回波。设定两个延迟函数usdelay()和msdelay()，分别用于精确控制脉冲和整体测距时间。在给出高脉冲后，等待10us，开启定时器，当echo口的下降沿到来时，关闭定时器并读取时间长度，根据声波速度公式计算出距离。通常情况下，室温下的声波速度约为343.2m/s。 3.1 回波检测的采集方法 回波检测依赖于外部中断和定时器。外部中断设置在echo口，当检测到下降沿时关闭定时器。usdelay()和msdelay()函数的精确控制确保了触发和测量的准确无误。 3.2 超声波触发的实现 通过软件计时函数usdelay()生成10us的脉冲，触发超声波传感器，而msdelay()用于控制整个测距过程的时间间隔，防止不同测距通道间的干扰。 3.3 超声波回波检测的实现 定时器和外部中断的初始化是回波检测的核心。定时器的周期设定确保了足够的回波检测时间，而外部中断在echo口的下降沿触发，中断服务程序读取计时器的值以计算距离。 总结，该设计巧妙地结合了硬件和软件技术，利用超声波传感器的高精度特性，实现了移动机器人的高效避障导航。这种导航系统在通信与网络领域具有广泛的应用前景，不仅提高了机器人的自主导航能力，还为未来智能交通和自动化系统的发展提供了有价值的参考。