此类传感器通过测量外界物体靠近传感器所引起的电容变化来反映距离信息。最基本的用于
检测电容变化的电路中,将电容作为振荡电路中的一个元件,只有在传感器电容值超过某一阀值
时,振荡电路才开始振荡,将此信号转换成电压信号,即可表示与外界物体的距离。电容式传感
器只能用来检测很短的距离。一般仅为几个毫米,超过这个距离,传感器灵敏度将急剧下降,并
且由于内部采用阀值判断,不能起到精确测量的作用,而只能实现开关的工作方式。因此,不适
合精确的测距用途。
(3)红外和光电传感器
这类测距传感器是依靠红外线或是其它不可见光的直线传播特性,通过光敏元件来发射和接
收信号,从而判断障碍物的存在与否。由于光线的传播速度极快,通常难以通过简单的装置估算
其传播距离,因此在简单、低成本的应用中,这类传感器也是主要用于状态的判断(障碍物的有
否、物料是否到位、液面是否过高等)而无法实现对距离的实时测量,因此这类传感器不适用于
移动机器人的测距但可用于移动机器人的避障装置。
(4)超声测距传感器
在排除了以上几种测距传感器的条件下,我们选择了超声测距传感器,作为移动机器人测距
的主要传感器部件。主要有以下几方面的因素:
①测量方式原来简单,便于实现。
②测量范围可以从几厘米一直到几十米,完全满足了移动机器人测距的要求。
③测量精度高,整体误差可以控制在量程的 0.5%范围内。
④超声波传感器有一定的覆盖性,因此,可以有较少的传感器数量覆盖较大的测量范围。
⑤被测量物体的最小尺寸可以通过选择测量用超声波信号的波长(频率)来决定。
目前,超声波测距传感器在移动机器人导航中应用十分广泛。它的测量原理是基于测量渡越
时间,即测量从发射换能器发出的超声波,经目标反射后,沿原路返回到接收换能器所需的时间。
由渡越时间和介质中的声速即可求得目标与传感器之间的距离。
2.3 传感器模块的构建
在选定传感器的基础上,必须进一步对整个传感模块的工作方式加以确定。
(1)传感器数量的选择
由于机器人需要检测的范围包含整个前进方向,因此,传感器的测量范围也必须以此为依据;
同时,为了能够为避障和轨迹规划提供更多的环境参数,机器人对于其左右两边及后方的环境也