基于myRIO的移動機器人測距系統設計

摘?要：移動機器人在行駛過程中需要感知周圍環境狀態，設計一種基于myRIO的移動機器人測距系統。介紹系統硬件結構，并陳述了測距系統軟件設計。結果表明，該測距系統工作可靠、精度高，可以實現機器人避障以及高級的路徑規劃。

關鍵詞：移動機器人;myRIO;測距系統

中圖分類號：TP242文獻標識碼：A

1?緒論

近年來，移動機器人廣泛應用在智能化物流車間、電力隧道巡檢等領域[1]。移動機器人通過多傳感信息融合感知周圍環境狀態，測距系統是移動機器人感知外界環境的關鍵技術[2]。傳統的移動機器人控制系統往往采用單片機作為主控制器，由于考慮到控制系統的穩定性，本文設計一種基于myRIO的移動機器人測距系統。常用的機器人測距傳感器有超聲波測距傳感器和紅外測距傳感器，本文圍繞這兩種傳感器組成的測距系統展開介紹。

2?系統硬件介紹

2.1?超聲波測距傳感器

超聲波測距傳感器的主要工作過程是主控制器通過給超聲波測距傳感器發出觸發脈沖信號，傳感器發出超聲波脈沖，當遇到障礙物再返回給傳感器[3]。由此計算前方障礙物的距離，式（1）為距離計算公式。

S=v*t2（1）

超聲波測距傳感器實物如圖1所示。

2.2?紅外測距傳感器

本系統選用的紅外測距傳感器可以提供10-80cm的有效探測距離。實驗表面，在此距離范圍內，電壓與距離成近似反比的關系。式（2）中，即為所求前方障礙物的距離，為檢測到的電壓值，為測量系數，查手冊可知，取27.5。

y=kx（2）

紅外測距傳感器如圖2所示。

3?軟件設計

3.1?編譯環境介紹

myRIO作為主控制器編程開發簡單，支持LabVIEW編程。LabVIEW是一種編程語言，由美國國家儀器（NI）研發，類似于C語言編程，但又與C語言編程有很大區別[4]。如圖3所示，LabVIEW使用的是圖形化編輯語言G編寫程序，編譯環境包括前面板和程序框圖，前面板可以創建很多控件，程序框圖主要用來編寫常見的邏輯結構[5]。這種編程方式容易理解，方便初學者學習和使用。

3.2?程序設計

（1）超聲波測距傳感器串口讀取程序設計。超聲波傳感器測距的核心控制模塊是myRIO控制器。Trig和Echo分別連接主控制器的數字輸出接口和數字輸入接口，myRIO發出觸發脈沖，再通過myRIO的接口采集到數值進而通過數據運算轉化成距離值，最后通過串口讀取到前方障礙物的距離。如圖4所示為超聲波測距傳感器串口讀取測試程序。本程序采用myRIO控制器自帶的串口，只需要選擇相應的串口、波特率等就可以讀取超聲波測距傳感器采集到的前方障礙物的距離。

（2）紅外測距傳感器程序設計。如圖5所示為紅外測距傳感器測試程序。本程序展示了myRIO采集到B/AIO相應端口的數值進行數據處理轉換成距離的過程。

4?結語

通過超聲波測距傳感器測距的優點是受外界光照影響比較小，一般在光照變化的環境中可以采用此種方式完成移動機器人的測距;紅外測距傳感器響應速度比較快、精度高。本測距系統可以根據實際工作情況選取不同的測距方式，結果表面，該測距系統提高了機器人的避障精度和對環境的適應能力。

參考文獻：

[1]沈宇.變電站巡檢機器人路徑規劃技術研究[D].華中科技大學，2017.

[2]邢國芬.基于多傳感器信息融合的移動機器人環境感知研究[D].河北工業大學，2008.

[3]單承剛.基于S3C2410的超聲波避障系統設計[J].計算機與數字工程，2009，37（02）：55-57.

[4]王瑩，李華晉，劉鳴.基于LabVIEW的測控電路實驗教學仿真[J].實驗室科學，2010，13（03）：116-118.

[5]梁棟權，魏紅，韋必忠.基于LabVIEW下嵌入式系統實驗平臺的設計與實現分析[J].電腦知識與技術，2016，12（10）：253-254.

通訊作者：李士琳（1988-），男，山東滕州人，碩士，助教，研究方向為機器人技術及應用。