人形机器人避障模块研究与设计
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２人形机 器人 避障 传 感器 选择 ．
现代 信 息技 术 的 三 大基 础 是 信 息 的拾 取 、传输 和
处 理 技术 ， 就是 传 感 技 术 、 信技 术 和 计算 机 技 术 ． 也 通 他 们分别 构 成 了信息 技术 系 统 的感 官 、神 经和 大脑 【 ３ １
对 于人 形机 器人 来说 ．传感 器 技 术是 实现 其智 能 化 的 必 备技术 。 早期 的机 器人 技 术 以简 单 自动机 械为基 础 ， 随着近 年来 技术 的迅 速 发展 ．已经逐 步转 变 为现代 的 信 息 技术 与 传 统 机械 技 术 相 结 合 的现代 机 器 人技 术
现 代机 器人 主要 有感 知 、 策 和执 行三 部分 组成 ， 器 决 机 卜巾 … ……＿ Ｌ 。’ ＿一
图 ２三 角测 量 原 理 图
．
人 的感 知是 机器人 区别 于其 他 自动化 机器 最 主要 的方
其 工 作基 于三 角测 量原 理 。 红外 发 射 器按 照 一定 角 度 发 射 红外 光 束 ， 遇 到物 体 后 ， 射 回来 ， 图 ２ 当 反 如
一
图 １黑 自 巡 线 传 感 器
黑 白巡 线传 感 器是 利 用 红外 线反 射 的原 理 ．根据 类 专 ｆ Ｎ于 机器 人技 术 方 面 的新 型传 感器 。一般 机 － Ｉ 反射 的强度 来判定 前 方 障碍 的有无 。 由于使用 的是红 器人 有 类 似人 脑 功 能 的 思 维 子 系统 ，类 似 于 眼睛 、 皮 所 这 肤 、 等功 能 的感觉 子 系统 ， 似 于 手脚 功能 的运 动 子 外线 ． 以抗 干扰 能力 很强 。 样做更 加 确保 了机 器人 耳 类 的稳 定性 。在外 部 接 ５ 的电压 ． Ｖ 导通 后 发光二 极 管发 系统 。机器 人 能够通 过传 感 器 判 断和 控制 行走 、 觉 、 触 视觉、 听觉 、 味觉 等ｆ ２ １ 见 的传 感 器有 力传 感 器 、 。常 陀螺 出红 色光 ，当调节 滑 动变 阻器 的阻 值可 以改变 发光 二 仪 、 觉传感 器 、 觉传 感 器 、 速 度传 感器 、 电传 感 极 管光 的强弱从 而 可 以改变 检测 物体 的远 近 ．在 距 离 视 触 加 光
２ １ 年 第 ３期 ０１
福
建 电
脑
１１ ０
人 形 机 器 人避 障模 块 研 究 与设 计
吴 毅 君 ，陈健 先 ，郑 捷 ，郑 之
ｆ１ 建 交通职 业技 术 学院 福 建 福 州 ３ ０ ０ ． 福 ５０７
２福 建 师 范大 学数 学与计 算机 科 学 学院 福 建 福 州 ３ ０ ０ ． ５ １ ８）
【 摘
要】 ：人 形机 器人 是 机 器人研 究的 重要 分 支之 一 ， 是 一 门综合 性很 强 的学 科 ， 表 着 一 个 国家 它 代
科 技 的发展 水 平。 对人 形机 器人 的研 究有 着深远 的 意义 。 本文是 基 于北京森 汉科技 公 司 Ｓ Ｒ一 Ｓ人 形机 器 Ｈ ８
人 的研 究与设 计 ， 绍 了机 器人 传 感 器技 术 ， 介 并利 用光 电传 感 器让 机 器人 能够 智能 避 开障 碍物 ， 步让人 初 形机 器人 有 了一 些智 能 的行 为 ， 以后 的进 一 步研 究奠 定基 础 。 为
【 关键 词 】 人形 机 器人 ； 电传 感 器； 障 ： 光 避
１ 绪 论 ．Biblioteka Baidu
面 ， 器人 的感 知 就是 机器人 传感 技术 。 机 １１引 言 ． 考虑 到本 设计 只 需要 检 测 简单 障碍 物 ．环 境 相对 人形 机器 人 是 机器 人 研 究 中 的重 要分 支 ．它涉 及 理 想 。 了方便 使 用 以及操 作 ， 们选 择 的障碍 物表 面 为 我 到机器 人制造 中的各个 领 域 ． 自主行 为控 制 、 如 人工 智 较 为 平 整 ， 光 率 高 ， 反 因此 ， 们选 用 了漫反 射 型 光 电 我 能 、 态 管 理 、 械设 计 等 ， 一定 程 度 上 代表 着 机 器 传 感器 … 森汉 黑 白巡线 传感 器 。 动 机 在 人研 究 的尖 端水 平 ， 与其 它 机 器 人 （ 业 机 器人 、 形 工 蛇 机器 人 、 式移 动机 器人 等 ） 比 ， 有三 个基 本 特征 ： 轮 相 具 （） １ 能在 人 们所 处 的现 实 环 境 中 工作 ；２ 能 使 用人 们 （） 所 用 的工具 ；３ 具有 人 的形 状【 此 外 。 （） １ 】 。 还有摄 像处 理 、 语 音处 理 以及 一 系列传 感 器 信 号 的处理 ． 可见 ， 人形 机 器 人对各 项技 术 领域提 出 了更 高 的要 求 。 １ ． ２机器 人与传 感 器 机 器人 传 感 器是 ２ ０世 纪 ７ ０年 代 开始 发 展起 来 的
４ ］ 器 等 人 形机 器人 可 以通 过 安 装大 量传 感 器来 实 现感 适 中的时 候测 量精 度很 高ｔ 知外 界 ． 提高 智能 化 。 本设 计 基 于北 京森 汉公 司 出厂 的
Ｓ 一 Ｓ人形 机 器人 ， 用 到光 电传感 器 ． 通过 发 射 ＨＲ ８ 将 它 和接 受红外 光 来判 断前 面是 否 有 障碍 物
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所 示 ．发 射 回来 的光束 被 Ｃ Ｄ检 测器 检测 到 以后 ． Ｃ 等 少人机 交互界 面 ． 为了方 便调试 ． 我编 写 了串 口输 出子 到 Ｌ值 。 据 几 何关 系 。 根 只要 知 道 发 射 角 度 ａ 偏 移 距 程序 ， 实验 中采样 到 的值 ． 过 串 １ ， 。 将 通 ２ 显示 到 Ｐ １ Ｃ上 。 离 Ｌ 中心距 Ｘ。 ， 以及 滤镜 的焦 距 ｆ就可 以得 到传感 器 ． 障碍 物 分别 选 择 ： 光滑 的墙 壁 ， 同颜 色 的 书 本 ， 不 与物 体 的距 离 Ｄ了 。传 感 器将得 到 的电压 值传 给单 片 玻 璃 。 弯成 弧形 的书本 。 定机 器 人 的行 走方 向 。Ｃ串 设 Ｐ 机 ， 过 ＡＩ 转 换 ， 经 ／ ） 如果 结果 为 ０， 明前 方 有 障碍 物 ， 口软 件收 到 的值 为 ＯＯ ５ ．在机 器 人靠 近 障碍 物 是 ， 说 ｘ １ｅ 不为 ０ 则 说 明前方 还没有 检测 到障 碍物 ． Ｐ Ｃ串 Ｅ软 件 指示 收到 的值 变 成 ０ 然 后 机 器人 就 停止 ｌ ． ３ 机 器 人 避 障 模 块 实 现 、 行 走 ． 行左 平 移 。 了墙 壁 不可 以绕 过 去 （ 器人 一 执 除 机
现代 信 息技 术 的 三 大基 础 是 信 息 的拾 取 、传输 和
处 理 技术 ， 就是 传 感 技 术 、 信技 术 和 计算 机 技 术 ． 也 通 他 们分别 构 成 了信息 技术 系 统 的感 官 、神 经和 大脑 【 ３ １
对 于人 形机 器人 来说 ．传感 器 技 术是 实现 其智 能 化 的 必 备技术 。 早期 的机 器人 技 术 以简 单 自动机 械为基 础 ， 随着近 年来 技术 的迅 速 发展 ．已经逐 步转 变 为现代 的 信 息 技术 与 传 统 机械 技 术 相 结 合 的现代 机 器 人技 术
现 代机 器人 主要 有感 知 、 策 和执 行三 部分 组成 ， 器 决 机 卜巾 … ……＿ Ｌ 。’ ＿一
图 ２三 角测 量 原 理 图
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人 的感 知是 机器人 区别 于其 他 自动化 机器 最 主要 的方
其 工 作基 于三 角测 量原 理 。 红外 发 射 器按 照 一定 角 度 发 射 红外 光 束 ， 遇 到物 体 后 ， 射 回来 ， 图 ２ 当 反 如
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图 １黑 自 巡 线 传 感 器
黑 白巡 线传 感 器是 利 用 红外 线反 射 的原 理 ．根据 类 专 ｆ Ｎ于 机器 人技 术 方 面 的新 型传 感器 。一般 机 － Ｉ 反射 的强度 来判定 前 方 障碍 的有无 。 由于使用 的是红 器人 有 类 似人 脑 功 能 的 思 维 子 系统 ，类 似 于 眼睛 、 皮 所 这 肤 、 等功 能 的感觉 子 系统 ， 似 于 手脚 功能 的运 动 子 外线 ． 以抗 干扰 能力 很强 。 样做更 加 确保 了机 器人 耳 类 的稳 定性 。在外 部 接 ５ 的电压 ． Ｖ 导通 后 发光二 极 管发 系统 。机器 人 能够通 过传 感 器 判 断和 控制 行走 、 觉 、 触 视觉、 听觉 、 味觉 等ｆ ２ １ 见 的传 感 器有 力传 感 器 、 。常 陀螺 出红 色光 ，当调节 滑 动变 阻器 的阻 值可 以改变 发光 二 仪 、 觉传感 器 、 觉传 感 器 、 速 度传 感器 、 电传 感 极 管光 的强弱从 而 可 以改变 检测 物体 的远 近 ．在 距 离 视 触 加 光
２ １ 年 第 ３期 ０１
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人 形 机 器 人避 障模 块 研 究 与设 计
吴 毅 君 ，陈健 先 ，郑 捷 ，郑 之
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２福 建 师 范大 学数 学与计 算机 科 学 学院 福 建 福 州 ３ ０ ０ ． ５ １ ８）
【 摘
要】 ：人 形机 器人 是 机 器人研 究的 重要 分 支之 一 ， 是 一 门综合 性很 强 的学 科 ， 表 着 一 个 国家 它 代
科 技 的发展 水 平。 对人 形机 器人 的研 究有 着深远 的 意义 。 本文是 基 于北京森 汉科技 公 司 Ｓ Ｒ一 Ｓ人 形机 器 Ｈ ８
人 的研 究与设 计 ， 绍 了机 器人 传 感 器技 术 ， 介 并利 用光 电传 感 器让 机 器人 能够 智能 避 开障 碍物 ， 步让人 初 形机 器人 有 了一 些智 能 的行 为 ， 以后 的进 一 步研 究奠 定基 础 。 为
【 关键 词 】 人形 机 器人 ； 电传 感 器； 障 ： 光 避
１ 绪 论 ．Biblioteka Baidu
面 ， 器人 的感 知 就是 机器人 传感 技术 。 机 １１引 言 ． 考虑 到本 设计 只 需要 检 测 简单 障碍 物 ．环 境 相对 人形 机器 人 是 机器 人 研 究 中 的重 要分 支 ．它涉 及 理 想 。 了方便 使 用 以及操 作 ， 们选 择 的障碍 物表 面 为 我 到机器 人制造 中的各个 领 域 ． 自主行 为控 制 、 如 人工 智 较 为 平 整 ， 光 率 高 ， 反 因此 ， 们选 用 了漫反 射 型 光 电 我 能 、 态 管 理 、 械设 计 等 ， 一定 程 度 上 代表 着 机 器 传 感器 … 森汉 黑 白巡线 传感 器 。 动 机 在 人研 究 的尖 端水 平 ， 与其 它 机 器 人 （ 业 机 器人 、 形 工 蛇 机器 人 、 式移 动机 器人 等 ） 比 ， 有三 个基 本 特征 ： 轮 相 具 （） １ 能在 人 们所 处 的现 实 环 境 中 工作 ；２ 能 使 用人 们 （） 所 用 的工具 ；３ 具有 人 的形 状【 此 外 。 （） １ 】 。 还有摄 像处 理 、 语 音处 理 以及 一 系列传 感 器 信 号 的处理 ． 可见 ， 人形 机 器 人对各 项技 术 领域提 出 了更 高 的要 求 。 １ ． ２机器 人与传 感 器 机 器人 传 感 器是 ２ ０世 纪 ７ ０年 代 开始 发 展起 来 的
４ ］ 器 等 人 形机 器人 可 以通 过 安 装大 量传 感 器来 实 现感 适 中的时 候测 量精 度很 高ｔ 知外 界 ． 提高 智能 化 。 本设 计 基 于北 京森 汉公 司 出厂 的
Ｓ 一 Ｓ人形 机 器人 ， 用 到光 电传感 器 ． 通过 发 射 ＨＲ ８ 将 它 和接 受红外 光 来判 断前 面是 否 有 障碍 物
１２ ０
福 建 电
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２１ 年第 ３ ０１ 期
所 示 ．发 射 回来 的光束 被 Ｃ Ｄ检 测器 检测 到 以后 ． Ｃ 等 少人机 交互界 面 ． 为了方 便调试 ． 我编 写 了串 口输 出子 到 Ｌ值 。 据 几 何关 系 。 根 只要 知 道 发 射 角 度 ａ 偏 移 距 程序 ， 实验 中采样 到 的值 ． 过 串 １ ， 。 将 通 ２ 显示 到 Ｐ １ Ｃ上 。 离 Ｌ 中心距 Ｘ。 ， 以及 滤镜 的焦 距 ｆ就可 以得 到传感 器 ． 障碍 物 分别 选 择 ： 光滑 的墙 壁 ， 同颜 色 的 书 本 ， 不 与物 体 的距 离 Ｄ了 。传 感 器将得 到 的电压 值传 给单 片 玻 璃 。 弯成 弧形 的书本 。 定机 器 人 的行 走方 向 。Ｃ串 设 Ｐ 机 ， 过 ＡＩ 转 换 ， 经 ／ ） 如果 结果 为 ０， 明前 方 有 障碍 物 ， 口软 件收 到 的值 为 ＯＯ ５ ．在机 器 人靠 近 障碍 物 是 ， 说 ｘ １ｅ 不为 ０ 则 说 明前方 还没有 检测 到障 碍物 ． Ｐ Ｃ串 Ｅ软 件 指示 收到 的值 变 成 ０ 然 后 机 器人 就 停止 ｌ ． ３ 机 器 人 避 障 模 块 实 现 、 行 走 ． 行左 平 移 。 了墙 壁 不可 以绕 过 去 （ 器人 一 执 除 机