摘?要：移動(dòng)機(jī)器人在行駛過(guò)程中需要感知周圍環(huán)境狀態(tài)，設(shè)計(jì)一種基于myRIO的移動(dòng)機(jī)器人測(cè)距系統(tǒng)。介紹系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，并陳述了測(cè)距系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。結(jié)果表明，該測(cè)距系統(tǒng)工作可靠、精度高，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人避障以及高級(jí)的路徑規(guī)劃。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)機(jī)器人;myRIO;測(cè)距系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP242文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1?緒論

近年來(lái)，移動(dòng)機(jī)器人廣泛應(yīng)用在智能化物流車間、電力隧道巡檢等領(lǐng)域[1]。移動(dòng)機(jī)器人通過(guò)多傳感信息融合感知周圍環(huán)境狀態(tài)，測(cè)距系統(tǒng)是移動(dòng)機(jī)器人感知外界環(huán)境的關(guān)鍵技術(shù)[2]。傳統(tǒng)的移動(dòng)機(jī)器人控制系統(tǒng)往往采用單片機(jī)作為主控制器，由于考慮到控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，本文設(shè)計(jì)一種基于myRIO的移動(dòng)機(jī)器人測(cè)距系統(tǒng)。常用的機(jī)器人測(cè)距傳感器有超聲波測(cè)距傳感器和紅外測(cè)距傳感器，本文圍繞這兩種傳感器組成的測(cè)距系統(tǒng)展開介紹。

2?系統(tǒng)硬件介紹

2.1?超聲波測(cè)距傳感器

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

S=v*t2（1）

超聲波測(cè)距傳感器實(shí)物如圖1所示。

2.2?紅外測(cè)距傳感器

本系統(tǒng)選用的紅外測(cè)距傳感器可以提供10-80cm的有效探測(cè)距離。實(shí)驗(yàn)表面，在此距離范圍內(nèi)，電壓與距離成近似反比的關(guān)系。式（2）中，即為所求前方障礙物的距離，為檢測(cè)到的電壓值，為測(cè)量系數(shù)，查手冊(cè)可知，取27.5。

y=kx（2）

紅外測(cè)距傳感器如圖2所示。

3?軟件設(shè)計(jì)

3.1?編譯環(huán)境介紹

myRIO作為主控制器編程開發(fā)簡(jiǎn)單，支持LabVIEW編程。LabVIEW是一種編程語(yǔ)言，由美國(guó)國(guó)家儀器（NI）研發(fā)，類似于C語(yǔ)言編程，但又與C語(yǔ)言編程有很大區(qū)別[4]。如圖3所示，LabVIEW使用的是圖形化編輯語(yǔ)言G編寫程序，編譯環(huán)境包括前面板和程序框圖，前面板可以創(chuàng)建很多控件，程序框圖主要用來(lái)編寫常見的邏輯結(jié)構(gòu)[5]。這種編程方式容易理解，方便初學(xué)者學(xué)習(xí)和使用。

3.2?程序設(shè)計(jì)

（1）超聲波測(cè)距傳感器串口讀取程序設(shè)計(jì)。超聲波傳感器測(cè)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(shù)字輸出接口和數(shù)字輸入接口，myRIO發(fā)出觸發(fā)脈沖，再通過(guò)myRIO的接口采集到數(shù)值進(jìn)而通過(guò)數(shù)據(jù)運(yùn)算轉(zhuǎn)化成距離值，最后通過(guò)串口讀取到前方障礙物的距離。如圖4所示為超聲波測(cè)距傳感器串口讀取測(cè)試程序。本程序采用myRIO控制器自帶的串口，只需要選擇相應(yīng)的串口、波特率等就可以讀取超聲波測(cè)距傳感器采集到的前方障礙物的距離。

（2）紅外測(cè)距傳感器程序設(shè)計(jì)。如圖5所示為紅外測(cè)距傳感器測(cè)試程序。本程序展示了myRIO采集到B/AIO相應(yīng)端口的數(shù)值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換成距離的過(guò)程。

4?結(jié)語(yǔ)

通過(guò)超聲波測(cè)距傳感器測(cè)距的優(yōu)點(diǎn)是受外界光照影響比較小，一般在光照變化的環(huán)境中可以采用此種方式完成移動(dòng)機(jī)器人的測(cè)距;紅外測(cè)距傳感器響應(yīng)速度比較快、精度高。本測(cè)距系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際工作情況選取不同的測(cè)距方式，結(jié)果表面，該測(cè)距系統(tǒng)提高了機(jī)器人的避障精度和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈宇.變電站巡檢機(jī)器人路徑規(guī)劃技術(shù)研究[D].華中科技大學(xué)，2017.

[2]邢國(guó)芬.基于多傳感器信息融合的移動(dòng)機(jī)器人環(huán)境感知研究[D].河北工業(yè)大學(xué)，2008.

[3]單承剛.基于S3C2410的超聲波避障系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2009，37（02）：55-57.

[4]王瑩，李華晉，劉鳴.基于LabVIEW的測(cè)控電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)仿真[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2010，13（03）：116-118.

[5]梁棟?rùn)?quán)，魏紅，韋必忠.基于LabVIEW下嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)分析[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，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?yàn)闄C(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用。