移動(dòng)機(jī)器人避障常用的傳感器介紹
移動(dòng)機(jī)器人智能的一個(gè)重要標(biāo)志就是自主導(dǎo)航，而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自主導(dǎo)航有個(gè)基本要求——避障。下面讓我們來了解一下移動(dòng)機(jī)器人的避障，避障是指移動(dòng)機(jī)器人根據(jù)采集的障礙物的狀態(tài)信息，在行走過程中通過傳感器感知到妨礙其通行的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)物體時(shí)，按照一定的方法進(jìn)行有效地避障，最后達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)。
實(shí)現(xiàn)避障與導(dǎo)航的必要條件是環(huán)境感知，在未知或者是部分未知的環(huán)境下避障需要通過傳感器獲取周圍環(huán)境信息，包括障礙物的尺寸、形狀和位置等信息，因此傳感器技術(shù)在移動(dòng)機(jī)器人避障中起著十分重要的作用。避障使用的傳感器主要有超聲傳感器、視覺傳感器、紅外傳感器、激光傳感器等。
移動(dòng)機(jī)器人避障常用的傳感器
1、激光傳感器
激光測距傳感器利用激光來測量到被測物體的距離或者被測物體的位移等參數(shù)。比較常用的測距方法是由脈沖激光器發(fā)出持續(xù)時(shí)間極短的脈沖激光，經(jīng)過待測距離后射到被測目標(biāo)，回波返回，由光電探測器接收。根據(jù)主波信號和回波信號之間的間隔，即激光脈沖從激光器到被測目標(biāo)之間的往返時(shí)間，就可以算出待測目標(biāo)的距離。由于光速很快，使得在測小距離時(shí)光束往返時(shí)間極短，因此這種方法不適合測量精度要求很高的（亞毫米級別）距離，一般若要求精度非常高，常用三角法、相位法等方法測量。
2、視覺傳感器
視覺傳感器的優(yōu)點(diǎn)是探測范圍廣、獲取信息豐富，實(shí)際應(yīng)用中常使用多個(gè)視覺傳感器或者與其它傳感器配合使用，通過一定的算法可以得到物體的形狀、距離、速度等諸多信息?；蚴抢靡粋€(gè)攝像機(jī)的序列圖像來計(jì)算目標(biāo)的距離和速度，還可采用SSD算法，根據(jù)一個(gè)鏡頭的運(yùn)動(dòng)圖像來計(jì)算機(jī)器人與目標(biāo)的相對位移。但在圖像處理中，邊緣銳化、特征提取等圖像處理方法計(jì)算量大，實(shí)時(shí)性差，對處理機(jī)要求高。且視覺測距法檢測不能檢測到玻璃等透明障礙物的存在，另外受視場光線強(qiáng)弱、煙霧的影響很大。
3、紅外傳感器
大多數(shù)紅外傳感器測距都是基于三角測量原理。紅外發(fā)射器按照一定的角度發(fā)射紅外光束，當(dāng)遇到物體以后，光束會(huì)反射回來，如圖所示。反射回來的紅外光線被CCD檢測器檢測到以后，會(huì)獲得一個(gè)偏移值L，利用三角關(guān)系，在知道了發(fā)射角度α，偏移距L，中心矩X，以及濾鏡的焦距f以后，傳感器到物體的距離D就可以通過幾何關(guān)系計(jì)算出來了。紅外傳感器的優(yōu)點(diǎn)是不受可見光影響，白天黑夜均可測量，角度靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格較便宜，可以快速感知物體的存在，但測量時(shí)受環(huán)境影響很大，物體的顏色、方向、周圍的光線都能導(dǎo)致測量誤差，測量不夠精確。
4、超聲波傳感器
超生波傳感器檢測距離原理是測出發(fā)出超聲波至再檢測到發(fā)出的超聲波的時(shí)間差，同時(shí)根據(jù)聲速計(jì)算出物體的距離。由于超聲波在空氣中的速度與溫濕度有關(guān)，在比較精確的測量中，需把溫濕度的變化和其它因素考慮進(jìn)去。超聲波傳感器一般作用距離較短，普通的有效探測距離都在5-10m之間，但是會(huì)有一個(gè)最小探測盲區(qū)，一般在幾十毫米。由于超聲傳感器的成本低，實(shí)現(xiàn)方法簡單，技術(shù)成熟，是移動(dòng)機(jī)器人中常用的傳感器。
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