基于ARM9的嵌入式仿人機(jī)器人傳感器系統(tǒng)設(shè)計
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4 實驗驗證
4．1 加表實驗
由于當(dāng)機(jī)器人傾斜的時候，重力加速度會在加速度兩軸上產(chǎn)生分量，這時加速度值為Ax=gsin α和Ay=gsinβ。在加速度計水平放置的時候，Ax=gsin α，由于條件的限制，很難使加速度計達(dá)到絕對水平。在α=0附近，sin α變化幅度大，這樣會影響標(biāo)定效果，而在a=π／2附近，sin α變化幅度較小。為了得到較好的加速度計標(biāo)定效果，采用了豎直標(biāo)定的方法，即將PCB電路板用細(xì)線懸掛起來，分別得到g和-g時的值，通過計算就可得到加速度在0g時的值。由于ADXL202的輸出含有高斯白噪聲，應(yīng)用直接采來的數(shù)據(jù)會有較大的誤差，因而需要對采集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后再加以應(yīng)用。
通過平均值濾波可降低噪聲的影響，假設(shè)Xi為直接采集來的數(shù)據(jù)，Yi為平均值濾波后的數(shù)據(jù)，Yi=(∑xi)／n，由概率論知識可知，EYi=EXi，DYi=DXi／n。從中可看出平均值濾波的效果與平均點數(shù)n有關(guān)，n越大，濾波效果越好?？紤]到機(jī)器人的運動情況，可取n=15，即噪聲的方差變?yōu)樵瓉淼?／15。圖4是DF-1機(jī)器人在運動過程中獲取的傾斜角度值。其中L1表示了機(jī)器人的俯仰角度，L2表示了機(jī)器人的橫滾角度。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/152295.htm
由于DF-1仿人機(jī)器人體型較小，運動較為緩慢，在障礙距離測量上，能夠?qū)Ω? m以內(nèi)的障礙就可滿足應(yīng)用要求。在2 m以內(nèi)不同距離上放置平面障礙，利用超聲波和紅外傳感器測量這些距離信息，測得的距離與實際距離如表1所示。
從表中可以看出，超聲波測量距離的誤差在2％以內(nèi)，紅外傳感器測量距離的誤差在4％以內(nèi)，可以滿足DF-1仿人機(jī)器人的應(yīng)用要求。
5 結(jié)語
本文針對DF-1機(jī)器人要實現(xiàn)的功能，基于ARM9微處理器設(shè)計了傳感器系統(tǒng)。試驗結(jié)果證明，本傳感器系統(tǒng)基本可以滿足機(jī)器人的功能需求，具有一定的應(yīng)用價值。具備傳感器系統(tǒng)的DF-1機(jī)器人對外界環(huán)境和自身狀態(tài)有了一定的感知能力，為上位機(jī)進(jìn)行動作決策提供可靠的依據(jù)，提高了機(jī)器人的智能性。
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