比較詳細的HC-SR04超聲波傳感器數據及機器人避障的應用方法
言.超聲波傳感器概述
超聲波傳感器型號繁多,價格從幾元錢到幾百元不等,主要用於檢測距離,同時根據聲速計算出物體的距離.但超聲波傳感器有四個缺點:
1.聲音速度易受溫度和風向等環境因素干擾,在室內應用可忽略.
2.超聲波有可能被吸引材料吸收,如毛毯,毛衣等.
3.傳感器可能受外部噪音(干擾源與傳感器有同樣的頻率)或相同傳感器干擾.
4.超聲波傳感器檢測與自身斜角較大的物體可能出現檢測不到的情況.
一.HC-SR04超聲波傳感器電子結構
二.HC-SR04工作原理
採用IO觸發測距,觸發信號輸入端(Trig)輸入一個10微秒以上的高電平信號,超聲發送口收到信號自動發送8個40Hz方波,同時啓動定時器,待傳感器接收到回波則停止計時並輸出迴響信號,迴響信號脈衝寬度與所測距離正比.根據時間間隔可以計算距離,公式:距離=(高電平時間*聲速)/2.
使用I2C協議,一個CPU可控制多個傳感器.
三.HC-SR04出廠標準參數
四.HC-SR04實際測量結果
測距時,被測物體面積不宜少於0.5平方米且儘量要求平整,否則影響測量結果.
1.前方有平滑物體(如圖書封面,鏡面,牆體)與傳感器夾角大於45度(非垂直反射)時誤差明顯,且在5-40cm範圍內讀數不穩定.其中可能會出現的誤差有三角誤差、鏡面反射、多次反射等。
2.前方有毛衣,毛毯等吸音材料時讀數不穩定.
3.聲波測量角度爲30度,精度平均正負4cm.
五.其他研究應用方法
1.一體式超聲波傳感器與步進電機組成的探測系統:利用電機帶動一個超聲波傳感器旋轉測距,並與步進電機相互協調.
2.多超聲波傳感器共同作用,互相補償.多見超聲波和紅外協同
3.物理感應:超聲波傳感器和彈簧式的保護層共同工作,如保護層碰到障礙物,彈簧壓縮,機器人接收到碰撞信息,調整位置.
六.在機器人上的應用設計
由於用超聲波測量距離並不是一個點測量。超聲波傳感器具有一定的擴散特性，發射的超聲能量主要集中在主波瓣上，沿着主波軸兩側呈波浪型衰減，左右約30°的擴散角。事實上,距離計算是基於超聲波成功、垂直的反射名義下進行的。但對於移動機器人很難保證其自身運動姿態的穩定性，採用超聲波傳感器固定在移動機器人車身的探測方式，當移動機器人偏離平行牆面時，探測系統往往很難得到實際的距離。另外，超聲波這種發散特性在應用於測量障礙物的時候，只能提供目標障礙物的距離信息，而不能提供目標的方向和邊界信息。因此需要用多個超聲傳感器以及其他傳感器共同工作.
應用6個超聲波傳感器,兩邊對稱放置,每20度角一個,單側角度爲40,60,80度.探測盲區在15cm以內,整體探測角度150度以上,可以應用.
建議測量週期60ms以上,防止發射信號受迴響信號影響.
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作者：lzw李正文
來源：CSDN
原文：https://blog.csdn.net/weixin_39513374/article/details/79650949
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