基于多傳感器數(shù)據(jù)融合的智能機(jī)器人設(shè)計(jì)

3 硬件結(jié)構(gòu)

為減輕主控器的負(fù)擔(dān)，系統(tǒng)采用主從式控制系統(tǒng)。分別用三個(gè)MCS-96單片機(jī)處理來(lái)自測(cè)距傳感器、超聲傳感器、尋找目標(biāo)傳感器的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)融合；最后把處理好的數(shù)據(jù)通過(guò)RS-232串口上傳至上位機(jī)PC/104 386SX系統(tǒng)。由PC/104主機(jī)做出下一步的處理。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

PC/104主機(jī)主要用來(lái)完成對(duì)三個(gè)下位機(jī)所處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，然后根據(jù)情況調(diào)整小車(chē)前向電機(jī)、轉(zhuǎn)向電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，并將光電編碼器測(cè)量到的小車(chē)速度等信息顯示在液晶屏幕上，如果發(fā)生碰撞現(xiàn)象，還可用語(yǔ)音進(jìn)行報(bào)警等操作。上位機(jī)選用PC/104主機(jī)是因?yàn)椋旱谝唬?86系統(tǒng)處理速度比單片機(jī)要迅速；第二，為了便于以后系統(tǒng)的擴(kuò)展。

為避免其它不可預(yù)知的故障出現(xiàn)，使機(jī)器不能正常運(yùn)行，系統(tǒng)還設(shè)置了一個(gè)硬復(fù)位按鈕。

4 軟件設(shè)計(jì)

各個(gè)下位機(jī)的軟件設(shè)計(jì)流程是先檢測(cè)各類(lèi)傳感器的數(shù)據(jù)，再用D-S法進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，最后等待主機(jī)的指令，把融合后的數(shù)據(jù)上傳至主機(jī)。

主機(jī)的軟件設(shè)計(jì)流程是通過(guò)串口循環(huán)接收來(lái)自三個(gè)不同下位機(jī)的數(shù)據(jù)（三個(gè)下位機(jī)的通訊握手地址不同）。根據(jù)尋找目標(biāo)傳感器所測(cè)到的目標(biāo)位置，進(jìn)行路徑規(guī)劃，調(diào)整前向電機(jī)與轉(zhuǎn)向電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向。再根據(jù)測(cè)距傳感器所測(cè)到的目標(biāo)距離，調(diào)整電機(jī)的運(yùn)動(dòng)速度。當(dāng)避障傳感器發(fā)現(xiàn)前方有障礙物或小車(chē)與障礙物發(fā)生碰撞時(shí)，要立即停止運(yùn)行，重新規(guī)劃路徑。讀取光電編碼器的值，把小車(chē)速度顯示在液晶顯示器上。如果出現(xiàn)小車(chē)與障礙物發(fā)生碰撞或找不到目標(biāo)光源物體時(shí)要通過(guò)語(yǔ)音芯片進(jìn)行報(bào)警。

主機(jī)和下位機(jī)程序內(nèi)部均設(shè)有看門(mén)狗程序，避免程序跑飛。

5 總結(jié)

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一個(gè)基于多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)的智能機(jī)器人。該設(shè)計(jì)運(yùn)用了多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)，采用了主從式控制系統(tǒng)，使機(jī)器人能夠更準(zhǔn)確的尋找目標(biāo)與避障，有很好的魯棒性。

本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：（1）提出一種基于多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)的智能機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)，軟硬件工作可靠。（2）用到D-S融合算法，提供與環(huán)境有關(guān)的關(guān)于系統(tǒng)狀態(tài)的足夠的與可靠的信息，使機(jī)器人能夠自主規(guī)劃路徑、躲避障礙物，最終向目標(biāo)靠近。（3）系統(tǒng)采用了主從式控制系統(tǒng)，有很好的擴(kuò)展性。（4）良好的抗干擾能力。