超声波传感器驱动的移动机器人避障与导航系统实现

本文主要探讨了采用超声波传感器进行移动机器人导航的设计方法，特别是在基于ARM9和嵌入式Linux平台的轮式移动机器人在未知环境中实现避障导航的过程。文章的焦点在于新型超声波传感器的工作原理及其在机器人平台中的实际应用。 首先，超声波测距是整个系统的关键部分，这里使用的是2SRF05超声波传感器。它通过发送10us的脉冲激发器，产生40kHz的高频脉冲，当遇到障碍物时，回波信号会在echo口变为低电平。通过定时器测量回波变为低电平时的持续时间，这个时间与障碍物的距离成正比。其有效测距范围为1cm至4m，若无障碍物或障碍物超过4m，定时器周期需大于30ms以确保测距准确。 在软件实现方面，回波检测采取了软件方式来解决硬件限制。由于ARM中一个端口只能设置一种中断触发方式，所以无法同时捕获上升沿和下降沿。通过usdelay和msdelay这两个时间延迟函数，系统能够在给定高脉冲后等待适当的时机开启定时器，并在接收到回波下降沿时关闭定时器，从而读取到脉宽时间长度，进而计算出障碍物的距离。考虑到温度对声速的影响，通常在室内温度下，声速近似为343.2m/s。 此外，软件计时函数usdelay和msdelay的设计至关重要。usdelay(1)确保了激发高脉冲后的10us延迟，而msdelay(1000)则用于控制整个测距周期，确保定时器在1秒的延迟后开始计时，以适应整个系统的运行节奏。 本文详细介绍了超声波传感器在移动机器人避障导航中的作用，包括其工作原理、硬件设置和软件实现策略，为基于ARM9和嵌入式Linux的机器人平台提供了有效的导航解决方案。这种设计方法对于理解和实现自主机器人在复杂环境中的路径规划具有重要意义。