掃地機(jī)器人傳感器原理

小和

回答數(shù)：1971 2021-06-07 11:00:39

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超聲波傳感器

超聲波是一種一定頻率范圍的聲波它具有在同種媒質(zhì)中以恒定速率傳播的特性，而在不同媒質(zhì)的界面處，會(huì)產(chǎn)生反射現(xiàn)象利用這一特性，就可以根據(jù)測(cè)量發(fā)射波與反射波之間的時(shí)間間隔，從而達(dá)到測(cè)量距離的作用其具體的計(jì)算公式如下：

s＝v×t／2

注：s：為障礙物與吸塵器之間的距離；

t：為發(fā)射到接收經(jīng)歷的時(shí)間；

v：為聲波在空氣中傳播的速度

在掃地機(jī)器人中，避障功能的實(shí)現(xiàn)正是利用了這一超聲波測(cè)距的原理它的傳感器部分由三對(duì)（每對(duì)包括一個(gè)發(fā)射探頭和一個(gè)接收探頭）共六個(gè)超聲波傳感頭組成。

由單獨(dú)的振蕩電路產(chǎn)生頻率固定為40kHz，幅值為5V的超聲波信號(hào)在控制器送來(lái)的路選信號(hào)的作用下，40kHz的振蕩信號(hào)被加在超聲發(fā)射探頭的兩端，從而產(chǎn)生超聲信號(hào)向外發(fā)射；該信號(hào)遇到障礙物時(shí)，產(chǎn)生反射波，當(dāng)這一反射波被接收器接收后，根據(jù)前述測(cè)距的原理，就可以精確地判斷障礙物的遠(yuǎn)近；同時(shí)，根據(jù)信號(hào)的幅值大小，也可以初步確定障礙物的大小。

超聲波傳感器采用直接反射式的檢測(cè)模式。位于傳感器前面的被檢測(cè)物通過(guò)將發(fā)射的聲波部分地發(fā)射回傳感器的接收器，從而使傳感器檢測(cè)到被測(cè)物，經(jīng)單片機(jī)系統(tǒng)處理判斷前方物體的大小、遠(yuǎn)近及大體屬性。

紅外測(cè)距傳感器

紅外測(cè)距傳感器利用紅外信號(hào)遇到障礙物距離的不同反射的強(qiáng)度也不同的原理，進(jìn)行障礙物遠(yuǎn)近的檢測(cè)。紅外測(cè)距傳感器具有一對(duì)紅外信號(hào)發(fā)射與接收二極管，發(fā)射管發(fā)射特定頻率的紅外信號(hào)，接收管接收這種頻率的紅外信號(hào)，當(dāng)紅外的檢測(cè)方向遇到障礙物時(shí)，紅外信號(hào)反射回來(lái)被接收管接收，經(jīng)過(guò)處理之后，即可利用紅外線的返回信號(hào)來(lái)識(shí)別周圍環(huán)境的變化。值得一提的是現(xiàn)在賣的最好的小米掃地機(jī)器人和石頭掃地機(jī)器人就是使用這種傳感器。

接觸式傳感器

接觸式厚度傳感器，通常采用電感式位移傳感器、電容式位移傳感器、電位器式位移傳感器、霍耳式位移傳感器等（見(jiàn)位移傳感器）進(jìn)行接觸式厚度測(cè)量。為了連續(xù)測(cè)量移動(dòng)著的物體的厚度，常在位移傳感器的可動(dòng)端頭上安裝滾動(dòng)觸頭，以減少磨損。接觸式厚度傳感器可測(cè)量物體高度，空間大小。全能清潔機(jī)器人可利用這一點(diǎn)探測(cè)障礙物的高度，進(jìn)一步做出判斷發(fā)揮它的功能.

紅外光電傳感器

把渾濁度傳感器的外殼固定在被測(cè)箱體內(nèi)，采用一定波長(zhǎng)的紅外發(fā)光二極管作為檢測(cè)光源，穿透被測(cè)溶液，檢測(cè)其透射光強(qiáng)來(lái)檢測(cè)溶液渾濁度的程度。紅外發(fā)光二極管發(fā)射的紅外光穿透被測(cè)溶液的介質(zhì)，被接收端的光電三極管接受，產(chǎn)生光電流。由于溶液含有的介質(zhì)、灰塵的顆粒大小、密度不同，光電三極管的光電流近似為線性變化。經(jīng)濾波后輸出，即得到與渾濁度相關(guān)的檢測(cè)信號(hào)。

防碰撞傳感器

因各種因素的影響，掃地機(jī)器人難免會(huì)有撞上障礙物的可能。為了處理這種情況，我們利用光電開(kāi)關(guān)傳感器來(lái)感應(yīng)車體受到的碰撞，及碰撞的大概位置，以使掃地機(jī)器人做出相應(yīng)的決策。

在掃地機(jī)器人的前端設(shè)計(jì)了約180°的碰撞板，在碰撞板左右兩側(cè)各裝有一個(gè)光電開(kāi)關(guān)。光電開(kāi)關(guān)由一對(duì)紅外發(fā)射對(duì)管組成，發(fā)光二極管發(fā)射的紅外光線通過(guò)掃地機(jī)器人機(jī)身特制的小孔被光敏二極管接受，當(dāng)機(jī)身碰撞板受到碰撞時(shí)，碰撞板就會(huì)擋住機(jī)身特制小孔，阻礙紅外線的接受從而向控制系統(tǒng)傳達(dá)信息。此結(jié)構(gòu)可避免測(cè)量盲區(qū)帶來(lái)的誤差。掃地機(jī)器人在任何方向上的碰撞，都會(huì)引起左右光電開(kāi)關(guān)的響應(yīng)，從而根據(jù)碰撞的方向做出相應(yīng)的反應(yīng)。

防跌落傳感器

為了防止掃地機(jī)器人遇到臺(tái)階時(shí)跌落，在掃地機(jī)器人背面安裝3個(gè)防跌落傳感器。

防跌落傳感器也是利用超聲波進(jìn)行測(cè)距。當(dāng)掃地機(jī)器人行進(jìn)至臺(tái)階邊緣時(shí)，防跌落傳感器利用超聲波測(cè)得掃地機(jī)器人與地面之間的距離，當(dāng)超過(guò)限定值時(shí)，向控制器發(fā)送信號(hào)，控制器控制掃地機(jī)器人進(jìn)行轉(zhuǎn)向，改變掃地機(jī)器人前進(jìn)方向，從而實(shí)現(xiàn)防止跌落的目的。

防過(guò)熱傳感器

為了防止掃地機(jī)器人持續(xù)工作導(dǎo)致電機(jī)過(guò)熱，從而導(dǎo)致電路的燒毀，在掃地機(jī)器人電路板上安裝兩個(gè)溫度傳感器。當(dāng)掃地機(jī)器人工作一段時(shí)間電機(jī)溫度達(dá)到一定限度后一個(gè)溫度傳感器發(fā)送信號(hào)給控制器，控制器再控制掃地機(jī)器人停止工作，并運(yùn)行散熱風(fēng)扇進(jìn)行散熱。當(dāng)溫度降到一定程度后，另一個(gè)溫度傳感器發(fā)送信號(hào)給控制器，控制器在控制掃地機(jī)器人繼續(xù)工作。

邊緣檢測(cè)傳感器

邊緣檢測(cè)傳感器是一個(gè)機(jī)械開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)的觸發(fā)端設(shè)計(jì)成一個(gè)滑輪結(jié)構(gòu)，在機(jī)器人的兩側(cè)各裝有一個(gè)，用于保證機(jī)器人可以始終貼著墻的邊緣走。這樣就可以對(duì)墻壁邊緣死角部分進(jìn)行更好的清掃。