一种智能轮椅用多路超声自主避障模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种智能轮椅用多路超声自主避障模块。
【背景技术】
[0002]随着人们生活水平的提高和智能技术的快速发展与成熟，较低成本的智能轮椅产品将会真正进入人们的生活，自主避障运行是智能轮椅人一机一环境交互的重要交互模式。本专利就是围绕此类技术问题，设计一种基于高性能单片机SPCE061A的较低成本的能够检测前方低洼地段和周围凸出障碍物的智能轮椅多路超声自主避障运行模块。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种较低成本的能够检测前方低洼地段和周围凸出障碍物的具有安全保护功能的嵌入式智能轮椅多路超声自主避障运行模块。
[0004]本发明是通过以下技术方案来实现的。如图1示，本发明由超声波发射模块、超声波接收模块、多路选通电路以及D/A模块组成。由超声波发射模块主要由超声波发射电路组成，其周围环境发射出超声波，遇到障碍物返回后经接收模块(主要由超声波接收电路组成)处理后送入到控制芯片SPCE061A，经控制芯片处理分析后根据一定的避障控制算法控制D/A模块输出相应的电压。从而控制轮椅的运动，使轮椅避开周围的障碍物或低洼地段。
[0005]本发明中的超声传感器组的分布如图2所示，1-6组传感器的安装方向沿着箭头方向，7-8组传感器朝下安装。1-3组传感器用于检测前方障碍物，4用于检测左方障碍物，5用于检测右方障碍物，6用于检测轮椅后方障碍物，7、8组传感器用于检测前方低洼地段。
[0006]本发明所述的超声波发射电路如图3所示，三极管放大电路和反向电路组成，连接关系如图所示，10B9为SPCE061A的引脚。控制芯片发出的方波信号经过放大电路和反向电路后经过超声波发射传感器发射出超声波。
[0007]本发明所述的超声波接收电路如图4所示，由CX20106和相关外围电路组成，COMY端连接传感器，输出端连SPCE061A的10B2。输入端接收来自传感器的信号，经过CX20106处理后变成高低电平输入到SPCE061A。
[0008]本发明所述的多路选通模块如图5所示，由多路模拟开关CD4097和三极管放大电路组成，SPCE06IA的I/O经过放大电路分别连接到⑶4097的10、11、14引脚。17脚接接收模块，I脚接电容后再接发射模块。本发明采用8通道测距测量轮椅的外部环境，由SPCE061A的三个I/O 口控φ?」8个通道分时工作的顺序。按照顺序依次检测各个方向上的障碍物信息。
[0009]本发明所述的D/A模块如图6由2个TLV5618和一个MC1403芯片组成。TLV5618的DIN、SCLK、CS分别与I/O 口相连，输出端与电动轮椅平台相连。REF与MC1403的2引脚相连。控制芯片SPCE061A通过该模块将数字信号转换成模拟电压，根据一定的规律控制轮椅运动。
[0010]本发明的程序流程图如图8所示，轮椅运行时，各组传感器循环探测周围的障碍物，首先进行系统初始化，设置定时器开启即使，等待一段时间防止余波干扰，再开启EXTl，外部中断，接收到超声波信号后，处理测距结果，如果测距超时，则将结果值标记为2米，等至IJ8路测距完成后根据三种避障策略左转优先避开前方障碍物和避开低洼地段的策略、避开左右侧面障碍物的策略和避开死角与胡同的策略进行避障，使轮椅避开周围的障碍物。
[0011]本发明的有益效果:在单片机的基础上对传统电动轮椅进行智能化升级，使轮椅能够实现在不同环境下针对不同特征的障碍物和低洼地段采取不同的避障策略的自主避障运行，同时，该避障模块还可融入到智能轮椅的语音控制和视觉自主导航模态中，实现了智能轮椅在语音控制和视觉导航模态下的安全保护运行。同时，本发明无需PC机或DSP等高性能微处理器，具有成本低，功耗低，安装方便，结构紧凑、盲区小等优点，并且通用性强，可以移植到其它移动机器人平台上，具有很好的市场前景。
【附图说明】
[0012]图1为本发明结构图；
图2为本发明超声波传感器的分布图；
图3为本发明超声波发射电路图；
图4为本发明超声波接收电路图；
图5为本发明多通道选通模块电路图；
图6为本发明D/A模块电路图；
图7为本发明超声传感器距离检测图解；
图8为本发明自主运行模块程序流程图。
【具体实施方式】
[0013]本发明将通过以下实施例作进一步的说明。
[0014]参见图1，一种基于SPCE061A的嵌入式智能轮椅多路超声自主避障模块，包括主控芯片SPCE061A，超声波发射模块，超声波接收模块，多路选通模块，超声波传感器组，D/A模块。
[0015]本发明所述的SPCE061A主控电路板，包括了单片机需要的晶振、复位、程序烧写接口等电路。SPCE061A与超声波发射模块、超声波接收模块、D/A模块电信相连，D/A模块与电动轮椅平台电信相连。多路选通模块与超声波发射模块和接收模块电信相连。如图1所示。
[0016]本发明中的超声传感器组的分布如图2所示，1-6组传感器的安装方向沿着箭头方向，7-8组传感器朝下安装。1-3组传感器用于检测前方障碍物，4用于检测左方障碍物，5用于检测右方障碍物，6用于检测轮椅后方障碍物，7、8组传感器用于检测前方低洼地段。
[0017]本发明所述的超声波发射电路如图3所示，三极管放大电路和反向电路组成，SPCE061A的10B9首先经过一个三极管放大电路，然后再经过一组反向器。再分支成两路，一路经过两组并列的反向器和一个电容后与超声波传感器电信相连。另一路经过一组反向器和两组并列的反向器后与超声波传感器电信相连。
[0018]超声波发射模块的作用是根据SPCE061A发出的方波信号使超声波传感器发射出对应频率的超声波。
[0019]本发明所述的超声波接收电路如图4所示，由CX20106和相关外围电路组成，I引