专利名称：通用型移动平台的超声波障碍物检测装置的制作方法
技术领域：
属于机器人传感器技术领域。
背景技术：
移动机器人虽然没有在普通家庭内广泛应用，但是在博物馆，展览馆，机场以及一些具有危险性的工业场所已经开始应用。由于移动机器人需要在自己的工作范围内移动， 因此障碍物检测对于移动机器人至关重要。目前，存在两种方式进行障碍物检测超声波测距技术和红外测距技术。红外线检测主要是通过检测反射回来的红外线能量来计算距离；超声波测距是通过测量超声波在障碍物与检测探头之间的传播时间来计算距离。红外检测技术具有反应速度快，无危害，价格低廉的特点，但是对于深色材质的障碍物，由于红外光能量被大量吸收，反射红外光能量很小，检测往往会失败。而超声波进行障碍物检测具有许多有点，比如不受障碍物表面颜色的影响，同时覆盖范围广，在半个圆周的范围内可以设置较少的探头。
发明内容本实用新型采用检测超声波的渡越时间方法测量障碍物距离，为通用型移动平台提供一种结构简单，价格低廉，性能可靠，易于实现的解决方案。本实用新型采取的技术方案通用型移动平台的超声波障碍物检测装置，包含能执行数据采集算法的单片机1， 发射路选电路，信号发射阵列，信号接收阵列，接收路选电路，信号处理电路，所述的单片机 1，通过软件算法产生方波信号2 ；所述的发射路选电路，包括与所述方波信号2连接的电阻R0，与所述电阻RO连接的模拟多路开关3，所述模拟多路开关3连接所述单片机1的控制信号，将所述方波信号2 输出给所述的信号发射阵列；所述的信号发射阵列，包括一个或多个超声波发射探头，所述的超声波发射探头的正极连接所述的模拟多路开关3的模拟通道，负极接地，所述的超声波发射探头的正负极并联一个电阻；所述的信号接收阵列，包括一个或多个超声波接收探头，所述的超声波接收探头的负极接地，正极连接所述的接收路选电路；所述的接收路选电路，包括与所述的信号接收阵列连接的模拟多路开关21，所述模拟多路开关21连接所述的单片机1的控制信号，将所述信号接收阵列的模拟信号输送到所述模拟多路开关21的公共端，所述模拟多路开关21的公共端与一端接地的电阻R9连接；所述的信号处理电路，包括与所述的模拟多路开关21的公共端连接的两级放大滤波电路22，与所述的两级放大滤波电路22连接的积分电路23，以及与所述的积分电路23 连接的比较器电路M，所述的比较器电路M的输出连接所述的单片机1的端口，还包括参考电压发生器25。所述的发射路选电路，可以设置一个或多个模拟多路开关。所述的接收路选电路，可以设置一个或多个模拟多路开关。实施本实用新型的积极效果是检测超声波的渡越时间方法测量障碍物距离，电路结构简单，工作可靠，性能稳定，通过精心设计减少了电路器件，降低成本。
图1是超声波障碍物检测装置的原理图框图；图2是超声波障碍物检测装置的发射路选电路原理图；图3是超声波障碍物检测装置的信号发射电路原理图；图4是超声波障碍物检测装置的接收路选电路原理图；图5是超声波障碍物检测装置的信号接收电路原理图；图6是超声波障碍物检测装置的信号处理电路原理图。
具体实施方式
参照图1 一 6，通用型移动平台的超声波障碍物检测装置，包含能执行数据采集算法的单片机1，发射路选电路，信号发射阵列，信号接收阵列，接收路选电路，信号处理电路。所述的单片机1，通过软件算法产生方波信号2。所述的发射路选电路，包括与所述方波信号2连接的电阻R0，与所述电阻RO连接的模拟多路开关3，所述的模拟多路开关3连接所述的单片机1的通道选择信号AO、Al、A2 和使能信号SEN。当使能信号SEN为低电平时，改变通道选择信号AO、Al、A2的数值，可以将方波信号2分别输送给模拟通道X0、XI、…、X7。所述信号发射阵列，包括一个或多个超声波发射探头，所述的超声波发射探头的正极接所述模拟多路开关3的模拟通道X0、X1、…、X7，负极接地。以超声波发射探头4为例，电阻Rl并联在超声波发射探头4的正负极，超声波发射探头4负极接地，正极连接模拟多路开关3的模拟通道XO。所述信号接收阵列，包括一个或多个超声波接收探头，所述超声波接收探头的负极接地，正极连接所述的接收路选电路。以超声波接收探头13为例，超声波接收探头13负极接地，正极连接模拟多路开关21的模拟通道X0。所述接收路选电路，包括与所述的信号接收阵列连接的模拟多路开关21，所述模拟多路开关21连接所述单片机(1)的通道选择信号A0、A1、A2和使能信号SEN。当使能信号SEN为低电平时，改变通道选择信号AO、Al、A2的数值，可以将模拟通道X0、XI、…、X7 的信号UR0、UR1、…、UR7输送至模拟多路开关21的公共端。所述模拟多路开关21的公共端与一端接地的电阻R9连接。所述信号处理电路，包括与所述模拟多路开关21的公共端连接的两级放大滤波电路22，与所述两级放大滤波电路22连接的积分电路23，以及与所述积分电路23连接的比较器电路对，所述比较器电路M的输出连接所述单片机1的端口，还包括参考电压发生
25 ο参考电压发生器25包括，电阻似8和电阻似9对电源VCC进行分压，获得的电压连接运放四的同相端，运放四的反相端连接输出端，构成电压跟随器，输出参考电压VREF。两级放大滤波电路22包括，模拟多路开关21的公共端输出的信号SIGNAL连接电容Cl，电容Cl另一端连接到由运放26，电阻R17，R18，R19和电容C2组成的反相放大滤波电路；运放沈的输出端通过电容C3连接到由运放27，电阻R20，R21，R22和电容C4组成的反相放大滤波电路。积分电路23包括，阳极连接运放27输出端的二极管D1，其阴极通过电阻R23接地，并连接由电阻RM和电容C5组成的低通滤波器，低通滤波器输出信号给比较器电路M。比较器电路M包括，电阻R25连接运放28的同相端，同时连接来自积分电路23 的输出信号；电阻R26和电阻R27对电源VCC分压以后，连接运放28的反相端，运放28的输出端连接单片机1的端口。所述发射路选电路，可以设置一个或多个模拟多路开关。所述接收路选电路，可以设置一个或多个模拟多路开关。这样可以增加超声波发射及接收通道的数量，提高超声波检测的覆盖范围。
权利要求1.通用型移动平台的超声波障碍物检测装置，包含能执行数据采集算法的单片机 (1)，发射路选电路，信号发射阵列，信号接收阵列，接收路选电路，信号处理电路，其特征是所述的单片机(1 )，通过软件算法产生方波信号(2)；所述的发射路选电路，包括与所述方波信号(2)连接的电阻R0，与所述电阻RO连接的模拟多路开关(3)，所述模拟多路开关(3)连接所述单片机(1)的控制信号，将所述方波信号(2)输出给所述的信号发射阵列；所述的信号发射阵列，包括一个或多个超声波发射探头，所述的超声波发射探头的正极连接所述的模拟多路开关(3)的模拟通道，负极接地，所述的超声波发射探头的正负极并联一个电阻；所述的信号接收阵列，包括一个或多个超声波接收探头，所述的超声波接收探头的负极接地，正极连接所述的接收路选电路；所述的接收路选电路，包括与所述的信号接收阵列连接的模拟多路开关(21)，所述模拟多路开关(21)连接所述的单片机(1)的控制信号，将所述信号接收阵列的模拟信号输送到所述模拟多路开关(21)的公共端，所述模拟多路开关(21)的公共端与一端接地的电阻 R9连接；所述的信号处理电路，包括与所述的模拟多路开关(21)的公共端连接的两级放大滤波电路(22)，与所述的两级放大滤波电路(22)连接的积分电路(23)，以及与所述的积分电路 (23)连接的比较器电路(24)，所述的比较器电路(24)的输出连接所述的单片机(1)的端口，还包括参考电压发生器(25 )。
2.根据权利要求1所述的通用型移动平台的超声波障碍物检测装置，其特征是所述的发射路选电路，可以设置一个或多个模拟多路开关。
3.根据权利要求1所述的通用型移动平台的超声波障碍物检测装置，其特征是所述的接收路选电路，可以设置一个或多个模拟多路开关。
专利摘要通用型移动平台的超声波障碍物检测装置，包含能执行数据采集算法的单片机，发射路选电路，信号发射阵列，信号接收阵列，接收路选电路，信号处理电路。单片机通过软件算法产生方波信号；方波信号通过发射路选电路，分别输出给信号发射阵列的多组超声波发射探头；信号接收阵列，包括一个或多个超声波接收探头，可以将超声波信号转换成电信号，电信号连接接收路选电路的模拟通道；接收路选电路将多路电信号送到信号处理电路，信号处理电路包括两级放大滤波电路，积分电路，比较器电路，比较器电路的输出连接所述单片机的端口，还包括参考电压发生器。发射路选电路，可以设置一个或多个模拟多路开关。接收路选电路，可以设置一个或多个模拟多路开关。
文档编号G01S15/08GK202217055SQ20112026540
公开日2012年5月9日 申请日期2011年7月26日 优先权日2011年7月26日
发明者潘亚君 申请人:潘亚君