厦门工学院机械工程学院?本科毕业设计(论文)
355.0 360.0 365.0 380.0 355 360 365 365 从表中的数据不难看出，按照上文所述设计方案所得超声波测距仪在设计范围（2cm—360cm）内已达到静态理想测量精度，满足移动机器人避障基本要求。 6.1.2 静态幅角测试结果
将超声波测距仪水平对准竖直墙面进行范围测试实验，经实地测算，采用文中设计方案装配的测距仪最大测试反应距离可达365cm以上，在2cm—360cm范围内可做到测距示数线性变化。在距障碍物2M处的测量幅角约为35°，当将测距仪移至距障碍物360cm时，其最大有效测量幅角约为22°，测量结果如图6.1所示。
图6.1 超声波测距仪静态幅角测试图样
厦门工学院机械工程学院?本科毕业设计(论文)
6.2测距模块动态测量实验结果
为了对移动机器人的工作条件进行充分模拟，在设计并开展静态测试后，应在不同运行速率下对超声波测距仪的动态效应予以测试。为此，在本环节中应使超声波测距仪以不同的移动速率向障碍物接近，获取单位时刻实时距离显示值。
图6.2 超声波测距仪动态测试结果
在本实验中，将超声波测距仪搭载于匀速运动的实验小车上，使分别以0.1m/s、0.2m/s和0.4m/s三种速率向障碍墙水平接近，实际获得在每个计量时刻的测距显示值，以平面直角坐标系绘出并进行拟合，结果如图6.2所示。图中蓝色曲线代表理论测量特性曲线，红色曲线代表实测距离值拟合曲线。根据图示可以看出，随着本系统移动速率的加快，测量误差呈增大趋势，但是整体测量值线性度依然保持良好水平，测量误差在设计允许范围内，在实际应用中能够满足移动机器人的避障要求。
6.3 实验结论与误差分析
在围绕本课题实物所开展的系列实验中，全面测试了超声波测距仪的静态与动态性能指标， 经测试实验表明本文所述超声波测距仪实现了如下的设计功能：
⑴ 2cm—360cm的非接触式距离测量，测距精度达到1cm； ⑵ 测距结果可由液晶屏实时显示，在设计测距范围内线性度良好；
厦门工学院机械工程学院?本科毕业设计(论文)
⑶ 当测量距离小于20cm时，测距仪进行声光报警并可延时60s；
实验中反映出最主要的测量误差是测量盲区。在静态测量条件下，若测距仪发射探头与障碍物间距小于2cm时，测距仪无法感测实际距离，即测距仪的最小示数为2cm。这主要由该测距仪的盲区所决定。事实上，脉冲调制的电信号是由测距仪的功放级提供的，当发射信号结束时，信号存在着衰减震荡，其波形如图6.3所示，通常被称作“拖尾”。“拖尾”与发射功率和介质性质有关，一般在1ms—2.5ms之间，在这段时间内系统无法区分“拖尾”与回波信号。远距离测量时“拖尾”影响不大，但近距离测量时，由于超声波接受探头最先感测到“拖尾”而非回波信号故无法正常显示距离，导致测量盲区的存在。
图6.3 超声波发射波形
厦门工学院机械工程学院?本科毕业设计(论文)
结 语
我的毕业设计工作开始于2011年11月，正式的论文撰写工作是2012年3月中旬开始的。收尾之际，简要回顾以下在这次毕业设计的过程中我拥有过的无数回忆与收获。
从大二时第一次报名参加学院创新设计大赛开始，超声波及其相关技术已然成为我的本科学习经历中一段难以割舍组成部分。去年11月，在导师的引导下，我又一次以创新设计爱好者的身份开始接触超声波倒车雷达系统的相关内容，在随后的几次交流讨论中我采纳了导师的建议，将超声波测距系统作为自己的毕业设计研究项目，从而进行深入研究。确定研究方向之后，我首先着手前期资料的搜集工作，在浩瀚繁多的相关文献中逐步学习、探索。经过自己的努力与导师的悉心指导，今年3月我正式确定了毕业论文的题目——《基于超声波测距原理的超市自主上货机器人避障系统设计》。这个题目实质上是一个综合性的板块交织课题，其中涉及超声波测距、智能移动机器人、机器人避障等几个不同的研究领域，同时我又加入了创新性的应用环境，即大型卖场的自动上货方案。这样一个综合型题目的研发势必需要在多个前沿领域进行探索，因此从上交开题报告之后我用了大约20天的时间针对性的参考学习了多篇论文或文献。系统的学习过后，我带着初步建立的理论基础开始了课题的主题模块——超声波测距系统的设计制作。
单就超声波测距仪而言，虽然目前市面上的技术已趋于成熟，并且种类繁多，但是要制作真正适用于自主上货机器人的专用测距仪也不太容易。参照预期的设计要求，制作成功的测距仪必须要具备小盲区、低延迟、大幅面、安全距离报警这样几个特点。因此，在设计电路时我反复对比查阅了同类元件的性能参数，最后选取了一套适合这一研究系统的元件配置，其中所用元件在性价比、替换性、功能性上均较为突出。4月下旬，电路主板已经绘制完毕，并且PCB板的制作与主程序的编写工作也顺利完工。随后我开始着手程序烧写、元件焊接和设备调试。5月上旬，超声波测距仪的制作工作全部完成，在历经数次静态实验与动态试验的调试与修正之后，达到了预期的设计效果。随后，我开始学习机器人传感器与避障系统的相关知识，由于时间稍显紧迫，在刚刚完成了一些入门学习之后我就参考相关文献设计了一套避障系统的基本设置与模拟算法，理论上适用
于
本
课
题
中
的
自
主
上
货
机
器
人
避
障
系
统
。
5月中旬，我系统整理好了之前总结出的阶段性理论成果，并最终完成了论文文字部分。在此期间，我合理地将数据、图表、论文内容进行了排版，并逐一进行完善。
本课题实现了利用超声波测距信息来实现超市自主上货机器人的顺利避障行走，超
相关推荐：
loading