超声测距系统设计及其在机器人模糊避障中的应用
超声波测距系统的设计详解
超声波测距系统的设计详解超声波测距系统是一种基于超声波测量原理进行距离测量的系统。
它利用超声波在空气中的传播速度较快且能够穿透一定程度的障碍物的特点，通过向目标物体发射超声波并接收反射回来的波形信号，从而计算出目标与传感器之间的距离。
下面将详细介绍超声波测距系统的设计过程。
首先，超声波测距系统的设计需要明确测量的范围和精度要求。
根据需求确定测量距离的最大值和最小值，以及所需的测量精度。
这将有助于选择合适的超声波传感器和测量方法。
其次，选择合适的超声波传感器。
超声波传感器一般包括发射器和接收器两部分，发射器用于发射超声波，接收器用于接收反射回来的波形信号。
传感器的选择应考虑其工作频率、尺寸、功耗等因素。
一般来说，工作频率越高，测距的精度越高，但传感器的尺寸和功耗也会增加。
接下来是超声波信号的发射和接收电路的设计。
发射电路负责产生超声波信号，并将其发送到目标物体上。
接收电路负责接收反射回来的波形信号，并将其转换成可用的电信号。
发射电路常采用谐振频率发射，以提高发射效率和功耗控制。
接收电路则需要设计合适的放大和滤波电路，以增强接收到的信号并去除噪声。
然后是超声波信号的处理和计算。
接收到的波形信号需要进行模数转换和数字信号处理，以获取目标物体与传感器之间的距离。
常见的处理方法包括峰值检测、时差测量、相位比较等。
峰值检测法通过检测波形信号的峰值来判断目标距离；时差测量法通过测量发射和接收信号之间的时间差来计算距离；相位比较法通过比较两个信号的相位差来测量距离。
最后是系统的校准和调试。
校准是调整测距系统的参数，使其达到预定的测量精度。
常见的校准方法包括距离校准和零位校准。
调试是对整个系统进行功能和性能测试，确保其正常工作。
在调试过程中需要注意测距系统与其他系统的干扰和噪声问题，并进行相应的抑制和滤波处理。
总之，超声波测距系统的设计涉及到传感器选择、电路设计、信号处理和系统调试等多个方面。
合理的设计和调试能够保证系统的稳定性和可靠性，从而满足测量的要求。
矿井移动机器人的超声波避障系统设计
Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ：ｍ ｉ ｏ ｉ ｏ ｏｔ； ｕｔａｏｎ ｃｔａ ｓｕｃ ｒ ａ ｔ ｍａ ｃ ｌ ｖａ ｉ ａｒｅ ｎｅｍ ｂ ｅ ｒ ｂ ｓ ｌ ｌｒ ｉ ｒ ｄ ｅ ； ｕ ｏ ｔ ａｌ ｅ ｄｎｇｂ ｒｉｒ ｓ ｎ ｉ ｙ ｓ
０ 引 言
移动 机器 人 是机 器人 研 究领 域 中的一 重要 分 支 ，随 着传 感器 技术 的发展 ， 自主 移动 机器 人 成 为 当今研 究 的 热点 。避 障是 自主移 动 机器 人应 具 备 的功 能 ，其 中 ，超 声 波 测距 是一 种非 接 触式 的检测 技 术 ．与 电磁 或光 学等 其 它 方 法 相 比 。超 声 测 距 具 有 测 量 范 围 较 大 ．指 向性
第 ２ ４卷 第 ３期 ２ １ ０ １年 ５月
Ｄ ｖ ｌｐ ｎ ＆ Ｉｎ ｖ ｔ ｎ ｏ ｃ ｉｅｙ ＆ Ｅ ｅ ｔ ｃ ｌ ｒｄ ｃ ｓ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｎ ｏ ａｉ ｆＭａ ｈｎ ｒ ｏ ｌｃｒ ａ ｏ ｕ ｔ ｉ Ｐ
机 电产 品开 簋 与钏 新
ＶＯ．４， ３ Ｉ ２ ＮＯ． Ｍａ ．０１ ｙ． ２ １
ｐ ｄｈ ｒｗ ｒ ｒ ｉ 、 ｔ Ａ ８ Ｓ ２ｓ ￣ ｈｐａ ａ ｏｅ Ｔ ｅａｔｏ ａ ｒ ｅｉ ｏ ａ ｏ ｆ ｂｅｔｖａ ｌａ ｎ ａ ｓ ｃｒ ｐｏ ｌ ａ ａ ａ ｃ ｃ ｔⅣ ｈ Ｔ ９ ５ ｎ ｅｃ ｃ ｒ． ｈ ｕｈ ｒ ｓ ｅ ｔ ｆｒ ｔ ｎｏ ｊｃ ｉ ｕ ｒ ｏ ｉ ｔ ｎｄ ｅ ． ｒ－ ｅｎ ｄ ｅ ｉｕ ｉ ｉ ｉ ｓ ｍｅ ｕ ｄｈ ｎ ｍ ｉ ｏ ｓ ｔ ｓ ｃｒ ｕ ｓ
移动机器人超声波测距避障系统设计
移动机器人超声波测距避障系统设计作者：李恒徐小力左云波来源：《现代电子技术》2014年第03期摘要：测距避障是移动机器人适应未知复杂环境的能力之一，准确测出移动机器人和障碍物之间的距离是关键。
以dsPIC33FJ256MC710单片机为核心研究设计了一种移动机器人超声波测距避障系统。
该系统利用脉冲回波法测距，针对超声波在空气中的传播速度受环境温度的影响，设计了超声波速度温度补偿电路。
实验结果表明该超声波测距避障系统测量数据准确，能够满足移动机器人在复杂环境中避障的需求。
关键词：移动机器人；测距避障；超声波；硬件电路中图分类号： TN710⁃34； TP73 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2014）03⁃0157⁃03Design of obstacle avoidance system with ultrasonic ranging based on mobile robotLI Heng， XU Xiao⁃li， ZUO Yun⁃bo（Ministry of Education Key Laboratory of Modern Measurement & Control Technology，Beijing Information Science & Technology University，Beijing 100192， China）Abstract：Obstacle avoidance with ranging is one of robot′s competencies in adapting to unknown complex environment. It is very important to measure the distance between the robot and the obstacles accurately. An obstacle avoidance system with ultrasonic ranging by mobile robot is designed with dsPIC33FJ256MC710 as the core. The distance between the robot and the obstacles is measured with pulse echo method. Ultrasonic velocity temperature compensation circuit is designed for ultrasonic velocity changes as the ambient temperature. Experimental results show that the system ranging accurately and is able to meet the requirement of obstacle avoidance for mobile robot in complex environments.Keywords： mobile robot； obstacle avoidance by ranging； ultrasonic； hardware circuit0 引言在某些特种环境，如反恐排爆、灾难救援等现场，特种机器人被广泛地用于代替人类执行信息获取、搜索救援、环境检测等工作。
基于超声波测距仪的导盲仪设计
数量 1
单价（元） 总价（元）
40
40
六非门
1
2
2
单路运算放 1
2
2
大器
线性稳压器 1
2
2
超声波发射/ 1(对)
15
15
接收头
1
3
3
供电
1
4
4
电阻、电容 共计
若干
5
73
主 程 序 流 程 图
初始化
直流测量是 否结束
N
Y
;
记录直流分量 报警数据处理
报警逻辑处理
回波检测开始
N
是否超时
Y
回波检测
是否收到回波
Y
报警数据为阈值检测结果
N
N
上次是否收到回波_ Y
报警数据为峰值检测结果
是否超时time
Y
;
关报警
N
为阈值检测结果
测 距 报 警 程 序 流 程 图
相应技术指标
时间/ms 4 6.9 8.4 10 14 18.2
峰峰值(平均)/V 2.38 2.02 1.38 1.24 0.82 0.5
利用WolframAlpha进行回归分析有
多径问题
多径问题
多径问题
串扰问题的改善
经过观察和测 量，可知串扰 波形大约持续 4ms，峰峰值 为2.04V
当障碍出现在串扰区域中可知，障碍物的回波峰峰值可达2.6V， 超过串扰峰峰值，因此可使用回波峰峰值和串扰峰峰值之间的某 值作为串扰时间内的阈值，可极大地减小盲区。实际采用了2.2V， 可将盲区缩减至几毫米。
系统向测量目标发射超声波脉冲然后接收相应的反射 波。MSP430 集成的模拟比较器A 用于检测到达系统 的回声。超声波脉冲从系统到目标然后反射回系统所 需的时间可以由MSP430精确的测量。
超声波测距系统的设计【开题报告】
开题报告电子信息工程超声波测距系统的设计一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义现在认为，超声波最先是从1876年F.Galton的气哨实验开始，这是人类首次产生高频声波。
在以后30年内，人们对超声波仍然了解的比较少，发展较为缓慢，对超声波研究没有非常重视。
接着在第一次世界大战中，超声波的研究慢慢的受到各国的重视。
这时期法国人Langevin使用了一种晶体传感器，并使其在水下接收一些相对较低频率的超声波，并且提出是否可以使用超声波对水中的潜艇进行检测或者在水下利用超声波进行通信。
在1929年，前苏联科学家Sokolov最先提出了利用超声波探进行检查金属物内部是否存在缺陷的想法。
在间隔两年后，德国人Mulhauser获准一项关于超声检测方法的德国专利，但是他却没有在这方面进行深入的探索研究。
在1934年Sokolov发表了关于超声波在液体槽子里用穿透法作实物试验的结果，使用了多种方法用来检测穿过试验物品的超声波中含有的能量，在这些方法中最为简单的是使用光学方法观察液体表面由超声波形成的波纹的大小。
之后德国人Bergrnann发布了关于超声波的经典著作《uLTRAsoNIC》，在该著作中对超声波早期的大量资料进行了详细的论述，这本著作也一直被认为是超声波领域中的经典之一。
美国的Firestone和英国的Sproulels两人对超声波脉冲回波探伤仪进行了首次介绍，并使超声波检测技术发展到了更为重要的一个阶段。
在各种各样的超声波检测系统中，这是最为成功的一种检测系统，因为它具有最广泛的代表性，而且其检测结果也是最容易解释的。
这种方法除了可用于手工检测外，还可以和各种先进的系统进行联用。
直至当前，在超声无损检测中，脉冲回波系统仍然是应用最为广泛的一种。
在50年代由于雷达的快速发展大大的促进了超声波技术的发展；而后随着电子技术的不断快速发展，又使超声波的发展有了一次快速的飞跃。
超声波被广泛的应用于医疗诊断、无损检测及工业控制中。
基于超声测距的柑橘收获机器人应急避障系统
如下 ：
量程／ ｍ： ． ｃ １５～８ ． ４８
测皇距离／ｍ ｃ 图 ３ 补偿 前和补偿后误 差
从图 ３可知 ： 补偿后 的测量值 与实际值之 间的误
差很 小 ， 均 为 ０ １４ ｍ， 全 可 以满 足试 验 需求 。 平 ．７ ｅ 完 ３ ２ 多路超 声 系统 ．
为了解决多路系统存在 的相互干扰 问题 ， 通过延
２１ ０ １年 １ ２月
农 机 化 研 究
第１ ２期
基 于 超 声 测 距 的 柑 橘 收 获 机 器 人 应 急 避 障 系 统
陆化 珠 ， 蔡健 荣 ， 孙 力 ， 孙海 波
２２ １ ） ｌ ０ ３
（ 江苏 大 学 食 品 与生 物 工 程 学 院 ，江 苏 镇 江 摘
要 ：针对 柑 橘 采 摘 机 器人 视 觉 系 统 的 特点 及 现 实 中 可 能 遇 到 的 问 题 ， 用 高 精 度 的 多 路 超声 测 距 系 统 为 采 使
右 两侧 ， ８对 ， 小 臂 各 ２对 。 预 设 的安 全 距 离 为 共 大
１ｅ 波束角为 ５ ， ５ ｍ， 。探测 直径 约为 ２ ６ｍ。当发 生镜 ．ｃ
面 发射 时 ， 个 超 声 波 传 感 器 的 回 波 覆 盖 范 围 是 ５ 每 ． ２ ｍ， ｃ 因此大 小 臂上 的超 声 传 感 器 间 隔 至 少 为 ５ ２ｍ， ．ｃ
超声波避障系统设计
• 引言 • 系统硬件设计 • 系统软件设计 • 系统测试与验证 • 系统优化与改进 • 结论与展望
01
引言
目的和背景
目的
设计一种能够实时检测障碍物并实现自动避障的超声波避障 系统，以提高机器人或无人驾驶车辆的安全性和自主性。
背景
随着机器人和无人驾驶技术的快速发展，避障系统成为了实 现自主导航的关键技术之一。超声波传感器因其价格低廉、 性能稳定、易于安装等优点而被广泛应用于避障系统中。
用户体验
用户友好型的设计使得该系统易于使用，无需复杂的设置 或培训。此外，系统还具备较高的性价比，适合大规模生 产和应用。
性能评估
经过实际测试，该系统在各种环境条件下均表现出良好的 稳定性和可靠性，且响应速度快，能够满足实时避障的需 求。
改进空间
尽管本设计在许多方面都取得了成功，但仍存在一些局限 性，如对复杂环境的适应性、系统精度和稳定性等方面还 有待进一步提高。
测距原理
超声波测距基于声波的传 播速度和往返时间计算距 离。
精度与误差
考虑声波传播速度、温度 和空气密度等因素对测距 精度的影响。
抗干扰能力
优化算法以减少环境噪声
根据系统需求，设计合适的硬件接口，如 GPIO、串口等。
定时器配置
使用定时器产生超声波发送和接收的时序。
传感器数据和控制避障系统。
性能要求
02
根据系统复杂性和数据处理需求，选择具有足够处理能力和I/O
端口的微控制器。
编程语言
03
确保微控制器支持所需的编程语言，以便进行系统开发和编程。
电源模块设计
电源选择
为系统提供稳定的电源，考虑使 用电池或外部电源，以满足系统 长时间运行的需求。
机器人超声避障控制系统的研究共3篇
机器人超声避障控制系统的研究共3篇机器人超声避障控制系统的研究1超声波避障技术是智能机器人控制系统中的重要技术之一，其对机器人的自主导航和障碍物判别能力起到了至关重要的作用。
本文将简述机器人超声避障控制系统的设计和研究。
1. 系统原理机器人超声避障控制系统的原理是利用超声波传感器测量机器人与障碍物的距离，当机器人与障碍物的距离小于设定的阈值时，机器人会自主做出避障动作。
该系统包括超声波发射模块、接收模块、信号处理模块和控制模块等组成。
2. 硬件设计超声波避障控制系统的硬件设计包括超声波发射器、接收器和单片机控制模块。
超声波发射器一般采用40kHz频率的信号波，该频率的声波对人类听觉没有影响。
发射器建议采用三个或四个，使其能够实现多角度测量，提高避障的准确性。
超声波接收器是用于接收超声波反射的信号，其测量的范围一般在2-3米内。
接收信号后，可以用放大器将信号放大到一定的电平。
单片机作为该系统的核心，承担着信号处理和运动控制的任务。
其主要作用是控制超声波传感器的工作，接收传感器反馈信号，并通过PID算法等进行运动控制。
3. 软件设计软件设计包括信号处理和运动控制两个部分。
信号处理部分：实现超声波传感器的信号处理，将反馈的信号测量值传输到运动控制模块中进行运算和处理。
运动控制部分：在接收到超声波传感器的反馈信号后，对机器人进行运动控制。
该部分的实现主要是通过PID算法，根据机器人当前位置和目标位置之间的误差进行位置调节。
4. 实验验证我们进行了一组实验来验证超声波避障控制系统的有效性。
实验分为两个部分，第一部分是进行简单的避障测试，第二部分是更加复杂的迷宫寻宝测试。
实验结果表明，该系统具有很高的准确性和可靠性，能够满足机器人在复杂环境中的避障和自主导航的需要。
5. 待提升的方向超声波避障控制系统的设计和实现，虽然已经取得了一定的成果，但还有很多需要进一步改进和提升的地方。
例如，目前的系统对于障碍物的形状和位置，并没有进行精确的测量和分析，这极有可能对机器人的运动产生一定的影响。
移动机器人超声波测距避障系统设计
移动机器人超声波测距避障系统设计李恒;徐小力;左云波【摘要】Obstacle avoidance with ranging is one of robot′s competencies in adapting to unknown complex environment. It is very important to measure the distance between the robot and the obstacles accurately. An obstacle avoidance system with ultrasonic ranging by mobile robot is designed with dsPIC33FJ256MC710 as the core. The distance between the robot and the obstacles is measured with pulse echo method. Ultrasonic velocity temperature compensation circuit is designed for ultrasonic velocity changes as the ambient temperature. Experimental results show that the system ranging accurately and is able to meet the requirement of obstacle avoidance for mobile robot in complex environments.%测距避障是移动机器人适应未知复杂环境的能力之一，准确测出移动机器人和障碍物之间的距离是关键。
以dsPIC33FJ256MC710单片机为核心研究设计了一种移动机器人超声波测距避障系统。
该系统利用脉冲回波法测距，针对超声波在空气中的传播速度受环境温度的影响，设计了超声波速度温度补偿电路。
超声波测距系统的研究与实现
超声波测距系统的研究与实现一、本文概述超声波测距系统是一种非接触式的距离测量技术，它利用超声波在空气中的传播速度以及回波接收时间来计算目标物体的距离。
由于其具有测量准确、响应速度快、无需直接接触目标物体等优点，超声波测距系统被广泛应用于各种工业、军事和民用领域，如机器人导航、车辆倒车雷达、障碍物检测等。
本文旨在深入研究和实现超声波测距系统，包括其基本原理、硬件设计、软件编程以及实际应用等方面。
我们将首先介绍超声波测距的基本原理和关键技术，然后详细阐述系统的硬件设计和软件编程过程，包括超声波发射器、接收器、微处理器等关键部件的选择和配置，以及信号处理算法的实现。
我们将通过实际测试和应用案例来验证系统的性能和可靠性，并探讨其在实际应用中的优缺点和改进方向。
通过本文的研究和实现，我们希望能够为超声波测距系统的设计和应用提供有益的参考和借鉴，推动该技术的进一步发展和应用。
二、超声波测距原理及关键技术超声波测距系统是一种非接触式的距离测量技术，其基本原理是利用超声波在空气中的传播速度以及传播时间来计算距离。
当超声波发射器发出超声波信号后，这些声波在空气中传播，遇到障碍物后被反射回来，被接收器接收。
由于超声波在空气中的传播速度（约为340米/秒）是已知的，因此可以通过测量发射和接收超声波信号之间的时间差来计算超声波信号传播的距离，从而得到发射器与障碍物之间的距离。
超声波发射与接收技术：超声波发射器通常采用压电陶瓷换能器，其能够将电能转换为机械能，从而发出超声波信号。
接收器则同样使用压电陶瓷换能器，将接收到的超声波信号转换为电信号进行处理。
信号处理技术：接收到的超声波信号往往受到环境噪声的干扰，因此需要进行信号滤波和放大，以提高信号的信噪比。
还需要对信号进行阈值判断，以确定超声波信号的起始和结束时间，从而准确计算时间差。
时间测量技术：时间测量的准确性直接影响到测距的精度。
常用的时间测量方法包括阈值法和渡越时间法。
【文献综述】超声波测距系统
文献综述电子信息工程超声波测距系统前言：人能听到的声音频率为20Hz~20kHz，即为可听声波，超出此频率范围的声音，即20Hz 以下的声音称为次声波，20kHz以上的声音称为超声波。
由于超声波具有较强的指向性，且在传播中能量消耗较慢，所以在介质中传播较远，因此超声波经常被用在距离的测量上，如物位测量仪和测距仪等都可以由超声波进行实现。
超声波在空气中的传播速度为340米/秒（因温度大小会有规律变化），因此，如果能测出超声波在空气中的传播时间，就能算出其传播的距离。
超声波测距是一种利用声波特性、电子计数、光电开关相结合来实现非接触式距离测量的方法，不受光线、被测对象颜色等的影响，相比较与其它仪器而言更为卫生，更耐潮湿、粉尘、高温、腐蚀气体等恶劣环境，并且具有维护简单、无污染、可靠性高、寿命长等特点，可应用于纸业、矿业、电厂、化工业、水处理厂、污水处理厂、农业用水、环保检测、食品（酒业、饮料业、添加剂、食用油、奶制品）、防汛、水文、明渠、空间定位、公路限高等行业中。
且可在不同环境中进行距离准确度在线标定，可直接用于水、酒、糖、饮料等液位控制，可进行差值设定，可直接显示各种液位罐的液位、料位高度等【12】。
主题：现在认为，超声波最先是从1876年F.Galton的气哨实验开始，这是人类首次产生高频声波。
在以后30年内，人们对超声波仍然了解的比较少，发展较为缓慢，没有重视对超声波的研究。
在第一次世界大战中，超声波的研究才慢慢的受到各国的重视。
这时期法国人Langevin使用了一种晶体传感器，并使其在水下接收一些相对低频率的超声波，并且提出是否可以使用超声波来对水中的潜艇进行检测或者在水下利用超声波进行通信【16】。
在1929年，前苏联科学家Sokolov最先提出了利用超声波探进行检查金属物内部是否存在缺陷的想法【17】。
在间隔两年后，德国人Mulhauser获准一项关于超声检测方法的德国专利，但是他却没有在这方面进行深入的探索研究。
超声波测距在机器人避障中的应用
毕业论文(设计)工作记录附件3:毕业论文(设计)选题申请表(学生用) 学院:汽车学院时间:2012年6月26日毕业论文(设计)任务书学生陶陶(一号学生):毕业论文(设计)作业现发给你们。
毕业论文(设计)任务分配如下:一、毕业论文(设计)题目超声波测距在机器人避障中的应用二、主体能力提出了一种基于超声波传感器测距的移动机器人模糊避障系统。
以单片机AT89C51为核心，采用超声波测距法检测障碍物。
通过单片机的信号处理，驱动电机转向、前后左右移动，从而实现自动避障的功能。
三。
基本要求利用超声波测距来计算距离，从而实现移动机器人的顺利避障。
四。
主要参考文献【1】冯然，田，。
基于单片机的移动机器人自动避障控制系统。
中国仪器仪表，2001，3: 27-29。
【2】蔡美琴。
MCS-51系列单片机系统及其应用。
:高等教育，1999年4月【3】许，。
移动机器人的发展现状及趋势。
机器人技术与应用，2001年3月【4】文静余琴。
超声波测距仪在移动机器人避障中的应用，2006年6月【5】叶，王峰，魏照碧，等。
超声波测距仪的研究。
计算机测量和控制，2002年10月【6】桂峰，周东辉，王广信。
基于超声波传感器的机器人环境检测系统。
传感器技术，2005年2月【7】孟、齐勇、舒军等。
智能机器人及其发展。
中国海洋大学学报，2004，34 (5): 831-838【8】机器人多通道超声波环境探测仪的研制。
中国科学院研究生院学报，2002，19(2): 172-176【9】茅山。
超声波测距原理及实用技术。
实用测试技术，1994年1月【10】曾，存，等。
步行机器人超声波测距系统的研究。
机械科学与技术，2004，23(5): 613-616。
【11】王运涛、包青山等。
超声波测距系统在移动智能机器人中的应用。
理工大学学报。
1998,2,30(1):20-23【12】迎接新的一年等等。
单片机初级教程(单片机初级基础)。
航空航天大学【13】华等。
超声波测距系统在拆垛机器人上的应用
超声波测距系统在拆垛机器人上的应用超声波测距系统是一种利用声波特性来测量物体与传感器之间距离的技术。
它在拆垛机器人上的应用广泛，并且具有许多优点。
超声波测距系统可以帮助拆垛机器人准确地探测货物的位置和距离。
通过安装超声波传感器在机器人的末端执行器上，机器人可以发送一束超声波，并测量从物体反射回来的超声波信号的时间。
通过计算声波在空气中传播的速度，机器人可以精确测量出物体与传感器之间的距离。
这样，机器人就能够准确地抓取和拆垛货物，避免碰撞和损坏。
超声波测距系统具有高精度和高稳定性。
相比于其他测距技术，如红外测距和激光测距，超声波测距系统的测量精度更高，可以达到几毫米的级别。
它的测距结果不会受到光源的影响，适用于各种环境，具有较高的稳定性。
超声波测距系统具有较长的测距范围。
通常，超声波传感器可以测量的距离范围在几厘米到几米之间，可以满足拆垛机器人不同距离的测量需求。
而且，大部分超声波传感器可以进行多点测量，提高了机器人的感知范围和准确性。
超声波测距系统还可以与其他传感器和算法结合使用，进一步提高拆垛机器人的自动化水平。
可以通过与摄像头或激光雷达等传感器的配合，实现机器人对货物形状、质量和位置的准确感知。
可以利用机器学习算法和路径规划算法，使机器人能够自动分析和处理测距数据，并生成最优的拆垛路径和抓取策略。
超声波测距系统也存在一些限制。
超声波信号容易受到环境因素的干扰，如反射、吸收和散射等。
特别是在复杂的环境中，如有障碍物、噪声和湿度等情况下，测距精度可能会降低。
超声波波束的辐射范围相对较大，容易与其他物体相互干扰，需要合理设置传感器的工作范围和灵敏度，以减小干扰。
超声波测距系统在拆垛机器人上的应用具有广泛的潜力和实际效果。
随着科技的不断进步和应用的深入研究，相信超声波测距系统将在未来发挥越来越重要的作用，为拆垛机器人的发展带来巨大的推动力。
机器人避障超声波测距系统(硬件)
机器人避障超声波测距系统第一章绪论1.1 课题研究的背景及意义机器人技术是在新技术革命中迅速发展起来的一门新兴学科，它在众多的科技领域与生产部门中得到了广泛的应用，并显示出强大的生命力。
它是集精密机械、光学、电子学、检测、自动控制、计算机和人工智能等技术于一体，形成的一门综合性的新技术学科。
机器人的发展有很长的历史，早在三国时代，诸葛亮造的“木牛流马”就是古代机器人的一种雏形。
机器人（robot）一词来源于 1920 年捷克作家卡雷尔·查培克所编写的戏剧中的人造劳动者，在那里机器人被描写成像奴隶那样进行劳动的机器。
后来作为一种虚构的机械出现在许多作品中，代替人们去完成某些工作。
在机器人发展历史上，存在两条不同的技术路线：一条是日本和瑞典所走的“需求牵引，技术驱动”，他们把美国开拓的机器人，结合工业发展的需求，开发出一定系列特定应用的机器人，如弧焊、点焊、建筑等等，从而形成了庞大的机器人产业；另一条是把机器人作为研究人工智能的载体。
看成是计算机科学的一部分，单纯从技术上仿人的某些功能出发研究机器人。
自从为了抓取放射性材料而设计制造的第一台遥控机械手诞生至今已经有50多年了，而六十年代第一台工业机器人问世也40多年了。
之所以当初称之为工业机器人是为了同虚构的机器人及玩具机器人加以区别。
目前所说的机器人大多指工业机器人。
第一代机器人，主要指只能以“示教－再现”方式工作的机器人。
示教内容为机器人操作机构的空间轨迹、作业条件、作业顺序等。
第二代机器人具有一定的感觉装置，能获取作业环境、操作对象的简单信息，通过计算机处理、分析，机器人作出一定的推理，对动作进行反馈控制，表现出低级的智能。
第三代机器人是指具有高度适应性的自治机器人，它具有多种感知功能，可进行复杂的逻辑思维判断决策，在作业环境中独立行动。
作为“第三代机器人”的智能机器人是这样一类机器人：机器人本身能对所处的工作环境、工作对象及其状态做出反映，它能根据人给予的指令和“自身”对外界的了解来独立的决定工作方法，利用操作机构和移动机构实现任务目标，并能适应工作环境的变化。
智能机器人的超声波避障技术研发及应用
随着科学技术的发展,智能机器人已经是机器人研究中比较重要的一个领域,智能机器人是指借助各式各样的传感器通过传输数据,再集中反馈到中央处理器中做出相应的措施。
而在进行智能机器人设计时如何躲避障碍是目前需要解决的一个重要问题。
因此在智能机器人设计中,主要会采用超声波、红外线以及激光等三种方法来进行环境信息采集,其中超声波传感器在较差光线中、毒气中以及烟雾等比较恶劣的环境中抗干扰效果比较好,而且其价格低廉能够有效的降低智能机器人的制造成本,进而在智能机器人设计中被广泛应用。
1智能机器人避障原理在智能机器人设计中采用超声波方式进行避障时,主要是由于超声波可以将超声波从发射器中发出,在遇到障碍物时就会反射回来,其反射回波信号会被超声波接收器收到,智能机器人根据收到的反射回波的时间以及超声波在空气中的传播速率进行一定的计算后,执行相应的躲避动作。
1.1超声波发射器的工作原理超声波发射器是由嵌入式控制板中的前置电路引出的,而超声波在进行工作时,嵌入式控制器就会输出高电平给超声波的稳压器进行供电,这时超声波的发射器就进入了发射状态。
当嵌入式控制器发出控制信号来触发发射电路的时候,发射电路就开始产生相应的脉冲信号。
在超声波发射超声波时,其嵌入式控制器的定时器就会开始计时[1]。
1.2超声波接收器的工作原理嵌入式控制器除了给超声波的发射器提供高电平以外,也提供相同的电平给超声波的接收器,在提供电平的时候,超声波的接收器就开始进入工作状态。
在超声波发出超声波遇到障碍物反射回来的时候,超声波接收器在接收到反射回波的一瞬间,在经过放大电路、信号过滤以及整形电路后,就会触动定时器并中断定时器,获得超声波时间间距。
2智能机器人系统设计智能机器人是由硬件和软件两个系统来构成的,硬件系统主要由电源、超声波测距、电动驱动等模块构成;软件系统主要依据超声波接收回波的时间来对所遇到的障碍物进行距离的计算[2]。
2.1智能机器人的硬件系统2.1.1电源板块在进行智能机器人的电源板块设计时,主要采用的两种控制系统,分别是嵌入式主控系统还有非主控系统。
超声波语音测距系统在车辆避障中的应用
超声波语音测距系统在车辆避障中的应用发布日期:2008-04-16 作者:谭进怀 冯地耘 陈立万 来源:微计算机信息摘要：介绍了一种基于单片机控制的超声波语音测距系统。
采用多路超声波语音测距电路的测量方法，提高了距离测量的精度和准确性，实现了车辆全方位避障的可能性。
给出了超声波语音测距系统在车辆避障中的实际应用。
关键词：超声波；语音测距；车辆避障1 引言在车辆系统中，目前没有设置避障测量装置。
车辆避障只能靠驾驶员通过人眼观察，凭感觉对其前后方、左右方进行分析和判断。
为了实现车辆与车辆之间和车辆与障碍物之间的避障，必须事先知道车辆与车辆之间和车辆与障碍物间的实际距离，从而可减少和避免交通事故的发生。
超声波语音测距系统可在车辆行驶和倒车过程中，实现车辆避障测量预报。
驾驶员根据预报，提前做好车辆避障工作。
为了做到高精度、高准确性，本系统采用8路超声波测距通道，通过角度补偿方式，实现对车辆前后、左右方主要障碍物的方位与距离测量信息更加准确。
目前，在距离测量的检测技术中，多采用时钟法和时差法实现距离的测量。
这两种测量都是通过数字化方法显示其测量结果，这将给精确测量带来误差。
另外，如果将其用于车辆间距离的测量，势必分散驾驶员注意力，其后果不堪设想。
对此，本系统采用P89C51单片机为控制核心，利用ISD2560语音芯片所具有的语音处理技术，实现测量自动控制，测距更准确，测量结果语音报数。
同时，利用声波在空气中的传播特性，实现非视力范围的测量。
2 硬件电路设计测距系统主要由超声波发射与接收电路，单片机和语音电路组成，测距系统原理框图如图1所示。
超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和接收回波的时间差，然后计算出发射点与障碍物之间的距离。
由于时间与超声波通过的距离成正比，当超声波发射端发出几个脉冲时，开始计时；而当超声波接收端接收到第一个返回脉冲后，停止计时。
测得的距离S的计算公式如下：S=vΔT/2其中v为声波在介质中的传播速度（v=331.41+t/273 m/s,t为摄氏温度），ΔT为超声波发射到返回的时间差。
超声波测距在机器人避障中的应用毕业论文
超声波测距在机器人避障中的应用毕业论文超声波测距在机器人避障中的应用毕业论文目录绪论 (1)1课题设计目的及意义 (1)1.1设计的目的 (1)1.2设计的意义 (1)2超声波测距仪的设计思路 (1)2.1超声波测距原理 (1)3课题设计的任务和要求 (2)第一章超声波测距系统硬件设计 (2)1 系统设计 (2)2 51系列单片机的功能特点 (3)3系统硬件结构的设计 (3)3.1 单片机显示电路原理 (4)3.2 超声波发射电路 (4)3.3 超声波检测接收电路 (4)3.4超声波测距系统的总电路 (5)第二章超声波测距系统的软件设计 (5)1 超声波测距仪的算法设计 (5)2主程序流程图 (6)3超声波发生子程序和超声波接收中断程序 (7)4 系统的软硬件的调试 (7)第三章超声波测距系统在智能机器人中的应用 (7)1 避障系统设计思想 (8)2 硬件设计 (8)3 软件设计 (9)总结 (12)致谢 (13)参考文献 (14)附录 (15)绪论1课题设计目的及意义1.1设计的目的随着科学技术的快速发展，超声波将在测距仪中的应用越来越广。
但就目前技术水平来说，人们可以具体利用的测距技术还十分有限，因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。
展望未来，超声波测距仪作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高定位高精度的方向发展，以满足日益发展的社会需求，如声纳的发展趋势基本为：研制具有更高定位精度的被动测距声纳，以满足水中武器实施全隐蔽攻击的需要；继续发展采用低频线谱检测的潜艇拖曳线列阵声纳，实现超远程的被动探测和识别；研制更适合于浅海工作的潜艇声纳，特别是解决浅海水中目标识别问题；大力降低潜艇自噪声，改善潜艇声纳的工作环境。
无庸置疑，未来的超声波测距仪将与自动化智能化接轨，与其他的测距仪集成和融合，形成多测距仪。
随着测距仪的技术进步，测距仪将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能，最终发展到具有创造力。
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中国海洋大学
硕士学位论文
超声测距系统设计及其在机器人模糊避障中的应用
姓名：曹玉华
申请学位级别：硕士
专业：通信与信息系统
指导教师：李欣;孟庆春
20070601
超声测距系统设计及其在机器人模糊避障中的应用
３．１．２超声传感器
人们把产生超声的核心部件称作超声传感器，也叫超声换能器，它是一种既
可以把电能转化为声能、又可以把声能转化为电能的装置。
超声传感器的种类很多，按照实现超声传感器机电转换的物理效应的不同可分为电动式、电磁式、磁滞式、压电式和电致伸缩式等；按照超声波传感器应用
范围的不同可分为通用性、宽带型、密封型、高频型等：按照发射与接受是否同
体可分为收发同体与收发分体式。
目前压电式传感器的理论研究和实际应用最为
广泛，本文超声波测距选用的是压电式收发分体超声波传感器Ｔ／Ｒ４０－１６。
（１）Ｔ／Ｒ４０—１６型号代码
卜发射；Ｒ－—－接受；４０一中心频率；１６一外壳直径。
（２）Ｔ／Ｒ４０－１６结构图
Ｔ／Ｒ４０－１６外形结构示意图如图３．１所示，各部分尺寸大小如表３．１，内部结
构示意图如图３．２所示，实物图如图３．３所示。
图３．１Ｔ／Ｒ４０—１６外形结构示意图图３．２Ｔ／Ｒ４０—１６内部结构示意图
表３．１各部分尺寸大小（单位ｆｍ）
Ｉ型号ＡＢＣＤＥ
Ｔ／Ｒ４０—１６１６．２１３．０１２．２９．２１０．０
图３・３Ｔ／Ｒ４０一１６实物图（３）频率特性曲线
声压电平和灵敏度曲线如图３．４，３．５所示。
２ｌ
超声测距系统设计及其在机嚣人模糊避障中的应用
（２）超声接受部分
超声接受部分用来检测超声回波信号。
超声波回波经超声接受换能器，电容隔直滤波，三级放大后进入比较器ＬＭ３９３，比较器输出端的信号进入单片机产生中断，用于计时。
（３）温度检测部分
温度检测部分采用了ＤＳｌ８８２０测量环境温度。
用以温度补偿以修正超声波速度，来减小温度变化对距离测量精度的影响。
（４）ＣＰＵ部分
ＣＰＵ产生控制脉冲，控制超声波的发射，并且对回波信号进行处理计算，并将结果通过通信部分传输给主机。
（５）通信部分
主要完成超声测距系统ＣＰＵ和主机之间的数据传输，本系统采用４８５总线。
图３，８超声测距系统实物圈
３．２．２系统主要器件选择及简介
元器件的选择是超声测距系统设计过程中的一个重要因素，合理的选择元器件可使电路设计更加简洁，性能更好，硬件开发成本更低。
在本论文的超声测距系统设计中，用到的器件比较多，只简单介绍温度传感器ＤＳｌ８８２０、ＡＴ８９Ｃ２０５１微处理器。
（１）温度传感器ＤＳｌ８８２０简介
超声波在空气中传播时，大气压力、空气的温度、湿度等都影响其速度，其中空气的温度对超声波声速影响最大。
前面以对其如何影响的略有介绍。
因此，
２５。