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移动机器人的超声波传感器发散角标定及应用

更新时间:2019-12-25 13:44:29 大小:2M 上传用户:zhiyao6查看TA发布的资源 标签:移动机器人超声波传感器 下载积分:1分 评价赚积分 (如何评价?) 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

为了提高移动机器人在作业站点的定位精度,在考虑入射角的基础上,分析了发散角对超声波传感器测距的影响,建立了同时考虑发散角及入射角的超声波传感器测距函数关系表达式;提出了超声波传感器发散角的标定方法,并通过实验对发散角进行了标定;通过对比实验可以看出,所提出的关系表达式提高了超声波传感器距离测量精度。在此基础上提出了利用自动导航车(AGV)单个侧面两个超声波传感器实现移动机器人在作业站点侧向、前向及姿态3个方向的位姿定位方法,最后将该方法用于自主研发的移动机器人的定位试验,验证了该方法的正确性和有效性。


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38  
3
Vol. 38 No. 3  
Mar. 2017  
Chinese Journal of Scientific Instrument  
2017  
3
*
动机器人的传感散角标定及用  
1
1
1
2
1
, ,  
穆卫谊 张广鹏 黄玉美  
雯 高  
( 1.  
710048; 2.  
710048)  
西安理工大学计学院 西安  
西安理工大学机精密仪器学院 西安  
: , , ,  
高移机器人在点的定位考虑的基础上 分析波传感影响 立  
; ,  
同时考虑波传感达式 提出波传感器发定方法 并通过实对发散  
; , 。  
进行定 通过验可以出 所提出的关达式提高了波传感量精在此基础上提出利用自动  
( AGV)  
3 ,  
波传感机器人在姿姿定位方法 最后该  
航车  
方法用自主研发的机器人的定位验 验证了该方法和有效性  
: ; ; ;  
关键词 机器人 波传感器 发自动航车定位  
: TP242. 2 TH701  
: A  
: 460. 50  
国家标准学科分类代码  
中图分类号  
文献标识码  
Calibration and application of ultrasonic sensor beam angle for mobile robots  
1
1
1
2
1
Mu Weiyi Zhang Guangpeng Huang Yumei Yan Wen Gao Heng  
( 1. School of Mechanical and Precision Instrument EngineeringXi'an University of TechnologyXi'an 710048,  
China; 2. School of Art and DesignXi'an University of TechnologyXi'an 710048China)  
Abstract: To improve the positional accuracy of the mobile robot at the worksitethe effect of ultrasonic sensor beam angle is analyzed on  
the basis of considering the incidence angleand the functional relationship expression of ultrasonic distance measurement is established  
on regarding the ultrasonic sensor beam angle and the incident angle at the same time. Calibration method of the ultrasonic beam angle is  
proposedand the ultrasonic sensor beam angle is obtained through the calibration experiment. It is clearly that the established functional  
relationship expression of ultrasonic sensor measurement improves the distance measurement precision evidently in the experiment. Based  
on the proposed expressionthree positioning ( lateral positioningfront positioning and orientation positioning) methods of the mobile  
robot are adopted by using two ultrasonic sensor installed on these any single side of robot at the worksite. Finally the method is used in  
the positioning experiment on the independently-developed mobile robotand the correctness and effectiveness of the proposed method are  
verified.  
Keywords: mobile robot; ultrasonic sensor; beam angle; positioning of automated guided vehicle ( AGV)  
、 、 、  
波传感器因线影响 结构简单 本低 信  
1-4]  
简单 等优点  
AGV  
在 中得到广泛的应  
1
5-7]  
8]  
器人 自动车  
( automated guided  
Kleeman L  
利用机器人的定  
9]  
vehicleAGV) , ,  
是一化物流输设在  
;
机器人环境创建 波  
、 、 、 、 、  
港口 仓库 领域得到广泛  
;
传感器人的玉芹等  
10]  
应用 于  
AGV  
、 、  
定位 传感要有  
;
波传感应用机器人的研究 帅  
11]  
、 、 、 、 、  
机器射频 传感器  
波传感系统设计  
: 2016-08  
Received Date: 2016-08  
收稿日期  
*
:
基金项目 国家科学基金  
( 51375379) 、  
国家  
973  
( 2009CB724406) 、  
项目 西育厅科学研究计划项  
( 16JK1517) 、  
西省机械制造  
( 14JS062)  
重点项目  
资助  
3
:
穆卫谊 等 移机器人的波传感器发应用  
561  
研究 未考虑波传感测  
2]  
;
影响 马斌人 在考虑波入的基础  
上通过神经网络方法波传感器的误  
12]  
现  
AGV  
; Hwang K. H.  
精确定位 提出  
AGV  
定位方法 有效利  
使用的  
AGV ; Song K. T.  
定位  
波传感器发现  
13]  
提出使用波传感传感  
AGV  
通过方法对  
定位的  
提出通过波传感器重域  
方法 有效波传感精  
714]  
; Kim S  
影响  
人  
15]  
AGV  
; Li T. S.  
用  
影响 实现  
多组式多控制策略  
通过多组波传感器重策略减对  
定位与障  
1
波传感器发角  
Fig. 1 Ultrasonic beam angle  
波传感影响 实车  
;
16]  
Kim S  
AGV  
在  
置多波传感  
通过同时多波传感器的重策略减  
AGV  
1
根据同时考虑波传  
:
达式为  
定位 导  
应用中的影响 实了  
D
=
c
17]  
ZHONG S  
提出使用个  
障  
方法实体的定位别  
针对对于波传感器的  
r
f( d) = dcos( ) +  
α θ α  
tan( )  
θ
( 1)  
dsin( ) +  
α
[
]
2
( 1)  
通过式  
分析可以波传感器的发散  
AB y  
研究 提出波传感器发角  
α θ 波传感器中心与反射板  
D
D  
波  
c
定方法 提出同时考虑超  
际距离  
且  
c
d ,  
传感入  
AGV  
波传感达式  
应用所  
18]  
波传感器的定影响  
范围检测到  
考虑  
波测影响 得到的离  
AGV  
障  
3
与实际距对于  
传感散角的标定方法  
619-20]  
定位 影响  
本文从提传感建  
同时考虑波传感数  
波传感的发立如图  
2
2( a)  
d
波传感器的检测距  
s
模型  
(
区  
) ( mm) d  
传感离  
m
达式 根据所提出波传感器发定  
( mm) D  
U y  
实  
t
, ,  
方法 通过实得到波传感器的发并分析了  
波传感器  
c
( mm) d D d 。  
足  
m
的计算方法 同时考虑基  
际距离  
s
c
AGV  
定位 定位姿定位的  
上提出在  
定位方法 最后通过  
AGV  
定位验验证了提出考  
波传感定位方法性  
和有效性  
2
散角对传感测距精影响分析  
1  
分析波传感器的发立如图 示  
模型 图  
1
U D  
波传感器  
t
波传感  
c
AB  
y
际距θ 反射板  
AB  
器中心与反射板  
A
点 的度  
( °) ,  
波入射  
r  
波传感器的面与反射声  
2
波传感器发定  
( mm) ,  
α 波传感器的发角  
( °) ,  
波传感器的径  
Fig. 2 Calibration of the ultrasonic beam angle  
d
( mm) 。  
波传感器的值  

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