基于ARMDSP的小型地面移動(dòng)機(jī)器人控制系統(tǒng)

1、小型地面移動(dòng)機(jī)器人是上一世紀(jì)90年代提出的一種新型的機(jī)器人，由于其在軍事偵察、反恐防暴、防核化及污染等危險(xiǎn)與惡劣環(huán)境作業(yè)中廣闊的應(yīng)用前景，使其迅速成為一個(gè)重要的研究熱點(diǎn)。小型地面移動(dòng)機(jī)器人具有體積小，成本低，生存能力強(qiáng)，運(yùn)動(dòng)靈活等特點(diǎn)。由于其應(yīng)用場(chǎng)合特殊，所以特別要求這類機(jī)器人重量輕、體積小、能耗低、實(shí)時(shí)性好、操作實(shí)用可靠。 本文介紹了一種具有多運(yùn)動(dòng)模式的小型輪履復(fù)合式移動(dòng)機(jī)器人，并結(jié)合危險(xiǎn)環(huán)境下移動(dòng)機(jī)器人的應(yīng)用要求，對(duì)其控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行闡述。 研制完成的小型地面移動(dòng)機(jī)器人采用了輪履復(fù)合機(jī)構(gòu)，如圖1所示。這種機(jī)構(gòu)為其提供了多種運(yùn)動(dòng)模式:輪式、履帶式、腿式以及其它多種運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，這為機(jī)器人

2、在復(fù)雜環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)提供了必要的機(jī)構(gòu)保證。它不僅可以利用輪子進(jìn)行高速運(yùn)動(dòng)，而且可以利用四個(gè)獨(dú)立控制的擺臂實(shí)現(xiàn)爬越臺(tái)階、樓梯、凸臺(tái)等越障運(yùn)動(dòng)。多種運(yùn)動(dòng)模式極大地提高了機(jī)器人的越障能力和環(huán)境適應(yīng)能力。機(jī)器人控制系統(tǒng)采用了ARMDSP結(jié)構(gòu)的嵌入式控制系統(tǒng)以及遙控/半自主的工作方式，使得機(jī)器人工作更具實(shí)用性，而嵌入式控制系統(tǒng)則保證了控制系統(tǒng)重量輕，體積小、實(shí)時(shí)性好、可靠性高的要求?？刂葡到y(tǒng)功能要求小型地面移動(dòng)機(jī)器人的控制系統(tǒng)將硬件系統(tǒng)、傳感器、驅(qū)動(dòng)控制以及遙操作控制等綜合起來(lái)，集成驅(qū)動(dòng)、控制、傳感和能源等于一體，首先要求具有小型化、輕量化的特點(diǎn)，因此要求控制系統(tǒng)尺寸小、重量輕、功耗低，能集成在機(jī)器人本體

3、內(nèi)。其次，實(shí)時(shí)性是對(duì)控制系統(tǒng)的另一個(gè)基本要求，對(duì)于在不確定環(huán)境下的信息采集、處理以及相應(yīng)越障動(dòng)作的規(guī)劃與處理對(duì)機(jī)器人控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性提出了更高的要求。另外，要實(shí)現(xiàn)一個(gè)全自主的移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制將有諸多工程和技術(shù)方面的實(shí)際困難。遙控加半自主的工作方式是目前普遍采用的最實(shí)用的控制方式，是解決機(jī)器人智能發(fā)展水平與復(fù)雜任務(wù)要求之間矛盾的一條有效途徑。為了在復(fù)雜環(huán)境中獲取有效的信息，機(jī)器人必須配置各種類型的傳感器。所以，針對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)的作業(yè)性能要求，配備合適的傳感器系統(tǒng)作為移動(dòng)機(jī)器人的感知系統(tǒng)是非常重要的。依據(jù)機(jī)器人系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)由移動(dòng)平臺(tái)、車載控制系統(tǒng)、遙操作系統(tǒng)和傳感檢測(cè)四大部分組

4、成。對(duì)機(jī)器人控制系統(tǒng)的總體要求可歸結(jié)為: 接受高層的指令實(shí)現(xiàn)機(jī)器人運(yùn)動(dòng); 實(shí)現(xiàn)機(jī)器人4個(gè)擺臂的獨(dú)立控制和同步聯(lián)動(dòng)控制，并可以完成運(yùn)動(dòng)模式的切換與姿態(tài)控制;控制系統(tǒng)小型化、輕量化、操作靈活方便; 系統(tǒng)靈活性好，實(shí)時(shí)性高，具有良好的開(kāi)發(fā)性和可擴(kuò)展性;具有遙控半自主的工作方式； 具有視覺(jué)反饋功能;具有感知自身狀態(tài)和環(huán)境的傳感系統(tǒng)，為遙操作或機(jī)器人行為決策提供依據(jù)。控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)組成從系統(tǒng)角度看，移動(dòng)機(jī)器人由近端操作人員、遠(yuǎn)端移動(dòng)機(jī)器人和運(yùn)動(dòng)環(huán)境現(xiàn)場(chǎng)所構(gòu)成，整個(gè)系統(tǒng)的組成示意圖如圖2所示，由此構(gòu)成了人機(jī)器人環(huán)境三者相互緊密聯(lián)系的一個(gè)整體。操作人員在遙操作端

5、根據(jù)作業(yè)任務(wù)要求，通過(guò)遙操作平臺(tái)的人機(jī)交互接口，借助反饋信息控制機(jī)器人完成特定的作業(yè)任務(wù)。遠(yuǎn)端機(jī)器人的反饋信息包括了運(yùn)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境信息，如路面的起伏變化、障礙物狀況、室內(nèi)外環(huán)境狀況等，也包括了機(jī)器人自身的位姿信息，如運(yùn)動(dòng)速度、加速度、各擺臂的關(guān)節(jié)角度變化、機(jī)器人本體姿態(tài)等，而操作人員依據(jù)終端反饋的信息，根據(jù)特定作業(yè)任務(wù)的要求發(fā)送操作與控制指令信息，控制機(jī)器人前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向、擺臂擺動(dòng)、切換運(yùn)動(dòng)模式、越障等運(yùn)動(dòng)。圖2 系統(tǒng)組成示意圖體系結(jié)構(gòu)        控制系統(tǒng)采用了分層遞階的體系結(jié)構(gòu)，使得機(jī)器人系統(tǒng)可以從最高層的

6、遙操作端到低層的伺服運(yùn)動(dòng)控制與傳感檢測(cè)，依照其功能特點(diǎn)逐步分層。具體劃分為管理協(xié)調(diào)層、運(yùn)動(dòng)規(guī)劃層，運(yùn)動(dòng)控制層和傳感反饋層，如圖3所示。圖3 機(jī)器人系統(tǒng)分層體系結(jié)構(gòu)管理協(xié)調(diào)層位于系統(tǒng)的最頂層，具有最高的智能水平，由操作人員通過(guò)遙操作平臺(tái)負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)機(jī)器人的管理與控制。規(guī)劃控制層由機(jī)器人的中央控制機(jī)器計(jì)算機(jī)擔(dān)任，根據(jù)作業(yè)任務(wù)指示以及傳感系統(tǒng)的反饋信息，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，形成具體的作業(yè)指令。運(yùn)動(dòng)控制層負(fù)責(zé)完成機(jī)器人的伺服控制與運(yùn)動(dòng)執(zhí)行，它由分布在MOBIT本體內(nèi)的驅(qū)動(dòng)控制器、軸角編碼器和伺服電機(jī)等伺服環(huán)路組成，將來(lái)自任務(wù)規(guī)劃層的動(dòng)作序列轉(zhuǎn)換成各關(guān)節(jié)的協(xié)調(diào)動(dòng)作，通過(guò)發(fā)送運(yùn)動(dòng)控制命令給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，并通過(guò)獲取電

7、機(jī)光電碼盤信號(hào)完成對(duì)電機(jī)的伺服控制驅(qū)動(dòng)各電機(jī)運(yùn)動(dòng)，從而完成操作人員所賦予的作業(yè)任務(wù)。傳感反饋層位于移動(dòng)機(jī)器人的最底層，用于與環(huán)境的直接交互，其功能是獲取環(huán)境信息和機(jī)器人自身狀態(tài)信息，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后通過(guò)總線和I/O通道分別傳送給運(yùn)動(dòng)規(guī)劃層和運(yùn)動(dòng)控制層。ARM+DSP控制模式車載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)中最重要的部分。由于小型地面移動(dòng)機(jī)器人在體積、重量等方面的限制和低功耗、高性能、實(shí)時(shí)性等方面的要求，所以對(duì)車載計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須采用合適的控制系統(tǒng)、軟硬件結(jié)構(gòu)及其有效的控制模式。目前機(jī)器人控制系統(tǒng)，根據(jù)其硬件構(gòu)成和控制信息處理方式不同，可分為:單機(jī)集中控制、雙機(jī)主從控制、單機(jī)多軸運(yùn)動(dòng)控制卡、多機(jī)主

8、從分布控制方式等多種模式。根據(jù)控制器的實(shí)現(xiàn)模式及其特性的分析，結(jié)合MOBIT機(jī)器人在體積、重量、功耗、實(shí)時(shí)性等方面的要求以及現(xiàn)有計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，本文提出了基于ARM+DSP為控制模式的嵌入式控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。圖4  ARM+DSP控制結(jié)構(gòu)一方面，這種多機(jī)主從分布控制方式具有很高的工作速度和控制性能，對(duì)于任務(wù)的均衡、提高實(shí)時(shí)性等都有著明顯的優(yōu)勢(shì)，更容易實(shí)現(xiàn)分層結(jié)構(gòu)與分布控制。另外，各種高性能嵌入式器件的發(fā)展，為構(gòu)造嵌入式機(jī)器人控制系統(tǒng)提供了硬件基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)中采用了上下兩級(jí)分布、CAN總線通訊的體系結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的上位計(jì)算機(jī)由嵌入式ARM7構(gòu)成，并通過(guò)CAN總線與DS

9、P相連，整個(gè)嵌入式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)置于移動(dòng)機(jī)器人本體內(nèi)部，構(gòu)成移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。ARM7作為機(jī)器人主控計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)系統(tǒng)的初始化、遠(yuǎn)程通訊、人機(jī)交互、組織管理、任務(wù)規(guī)劃以及與下位機(jī)DSP的通訊。各DSP接受來(lái)自上位機(jī)的控制指令，按規(guī)定的協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)換、解釋，并通過(guò)電機(jī)伺服控制器完成對(duì)電機(jī)的伺服控制。DSP在執(zhí)行運(yùn)動(dòng)指令的同時(shí)還將運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行情況反饋給上位計(jì)算機(jī)，與上位機(jī)進(jìn)行信息交換。采用嵌入式系統(tǒng)，其處理能力接近PC機(jī)的水平，但整體體積更小，另外，基于PC的控制系統(tǒng)通常采用Windows操作系統(tǒng)，其實(shí)時(shí)性需要由底層的硬件平臺(tái)來(lái)保證，而嵌入式控制器內(nèi)嵌實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)，具有實(shí)時(shí)性、低成本、

10、小型化、專用化和高可靠性的優(yōu)點(diǎn)，完全保證了控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求?？刂葡到y(tǒng)硬件設(shè)計(jì)硬件構(gòu)成圖5表示機(jī)器人控制系統(tǒng)總體硬件結(jié)構(gòu)圖。在遙操作端，通過(guò)無(wú)線通訊實(shí)現(xiàn)遙操作計(jì)算機(jī)與機(jī)器人上位主控計(jì)算機(jī)的通訊，以便能夠?qū)C(jī)器人本體的狀態(tài)及環(huán)境信息進(jìn)行監(jiān)控，并控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。上位計(jì)算機(jī)采用了基于三星ARM7TMDI芯片的ARM7開(kāi)發(fā)板EC2020作為運(yùn)動(dòng)規(guī)劃層處理系統(tǒng)，下位機(jī)采用DSP2812芯片作為運(yùn)動(dòng)控制層的處理器負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)性要求較高的伺服驅(qū)動(dòng)控制，上下位機(jī)通過(guò)CAN總線來(lái)通訊。驅(qū)動(dòng)器采用了專用直流有刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)器并通過(guò)和電機(jī)集成的差分式光電碼盤來(lái)完成?？紤]到運(yùn)動(dòng)控制層的開(kāi)放性、可擴(kuò)展性以及將來(lái)其它傳感器的接

11、入，系統(tǒng)共使用8片DSP芯片，采用分布式控制方式，每個(gè)DSP芯片使用PID算法單獨(dú)控制一臺(tái)電機(jī)。機(jī)器人的傳感器系統(tǒng)包括有:CCD、雙軸傾角儀、羅盤、超聲傳感器以及與電機(jī)集成的光電碼盤。圖5 控制系統(tǒng)硬件組成ARM7隨著對(duì)高處理能力、實(shí)時(shí)多任務(wù)、網(wǎng)絡(luò)通信、超低功耗需求的增長(zhǎng)，高端嵌入式處理器已經(jīng)得到了普遍的重視和應(yīng)用?；赗ISC架構(gòu)的ARM處理器以其高速度、低功耗、高性能、小體積等諸多優(yōu)點(diǎn)而成為各類產(chǎn)品中選用較多的嵌入式處理器。特別是以ARM微處理器所構(gòu)成的嵌入式系統(tǒng)以其優(yōu)越的特性迎合了智能機(jī)器人對(duì)于體積、重量、功耗、實(shí)時(shí)性等方面的不斷要求。筆者選用了基于ARM7TMDI芯片的ARM7開(kāi)發(fā)板E

12、C2020作為運(yùn)動(dòng)規(guī)劃層主控計(jì)算機(jī)構(gòu)成嵌入式控制系統(tǒng)，如圖6所示。EC2020是一款功能強(qiáng)大的微功耗的嵌入式數(shù)據(jù)采集控制器，具備豐富的外圍接口(調(diào)試接口、A/D、I/O、USB、CAN、PWM、鍵盤、LCD等)，可廣泛應(yīng)用于工程車輛運(yùn)行參數(shù)控制、電力系統(tǒng)及各種環(huán)境監(jiān)控領(lǐng)域，價(jià)格低廉、品質(zhì)優(yōu)良、可靠性高，是一款微功耗一體化控制器。EC2020板載RS485串行接口和CAN總線接口，通過(guò)無(wú)線串行通訊收發(fā)器與遙操作計(jì)算機(jī)進(jìn)行無(wú)線串行通訊，通過(guò)CAN總線與運(yùn)動(dòng)控制層處理器和傳感反饋層進(jìn)行通訊。圖6  ARM7開(kāi)發(fā)板EC2020DSP2812下位機(jī)采用DSP2812芯片作為運(yùn)動(dòng)控制層

13、的處理器負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)性要求較高的伺服驅(qū)動(dòng)控制。目前，采用高速、高性能的DSP進(jìn)行機(jī)器人控制已逐步成為主要的控制方式之一。采用高性能DSP伺服控制不僅充分發(fā)揮其信號(hào)處理能力強(qiáng)、實(shí)時(shí)性高等特點(diǎn)，而且更適合于智能移動(dòng)機(jī)器人的小型化、強(qiáng)功能的要求。DSP作為機(jī)器人控制器在高精度伺服控制中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在: DSP用于機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，特別適合解決與復(fù)雜的算法有關(guān)的控制問(wèn)題。在智能機(jī)器人中使用DSP，將大大地提高機(jī)器人在目標(biāo)識(shí)別、運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、避障能力等方面的能力。對(duì)于小型機(jī)器人更能顯示出芯片重量輕、體積小、功能強(qiáng)的特點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的小型化、輕量化提供了很好的條件。使用DSP芯片開(kāi)發(fā)的伺服控制系

14、統(tǒng)，完全可以滿足通訊的要求，而且除了可以完成伺服控制以外，還可以實(shí)現(xiàn)如故障處理、報(bào)警等功能。TMS320DSP2812除了具有一般DSP的優(yōu)點(diǎn)外，它還采用高性能靜態(tài)CMOS技術(shù)，電壓從5V降為3.3V，減少了功耗。并且指令執(zhí)行速度提高到40MIPS，使其可以通過(guò)采用高級(jí)控制算法如模糊控制、卡爾曼濾波以及狀態(tài)控制等來(lái)提高系統(tǒng)的性能，而且它具有電機(jī)控制應(yīng)用所必需的外設(shè)。相比專為數(shù)字電機(jī)控制而設(shè)計(jì)的TMS320LF2407A來(lái)說(shuō)，TMS320DSP2812的處理速度LF2407的5倍，其AD轉(zhuǎn)換模塊為12位，轉(zhuǎn)換精度更高。在機(jī)器人系統(tǒng)中，選用了DSP2812作為運(yùn)動(dòng)控制層的處理器，其主要優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在:

15、高精度、高可靠性、高集成度以及高靈活性。圖7所示為DSP2812電機(jī)控制板。圖7 DSP2812電機(jī)控制板伺服控制在控制器設(shè)計(jì)中既考慮了與主控制器ARM7的協(xié)調(diào)通訊，又考慮了機(jī)器人的實(shí)時(shí)控制性能、伺服控制精度，并且能在伺服控制器上進(jìn)行控制優(yōu)化和將來(lái)的功能擴(kuò)展。從圖4可以看出，基于ARM+DSP的網(wǎng)絡(luò)直流伺服驅(qū)動(dòng)器是用于對(duì)機(jī)器人的8個(gè)電機(jī)進(jìn)行伺服控制。采用直流有刷電機(jī)(Maxon DC Motor)作為執(zhí)行元件，具有體積小、輸出力矩大、控制簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。增量式光電碼盤具有測(cè)量精度高，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，在機(jī)器人設(shè)計(jì)中被廣泛采用。碼盤集成于電機(jī)尾部，屬于差分型增量式光電碼盤。兩路正交的編碼脈沖信號(hào)經(jīng)

16、DSP4倍頻后，電機(jī)每轉(zhuǎn)將輸出4000個(gè)脈沖信號(hào)，這將大大提高機(jī)器人的控制精度。DSP運(yùn)動(dòng)控制單元的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖8所示。驅(qū)動(dòng)器采用了專用直流有刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)器并通過(guò)光電碼盤來(lái)完成。所選用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部采用PWM原理對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，同時(shí)設(shè)計(jì)有電流限制電路，避免了PID算法在電機(jī)剛啟動(dòng)時(shí)將全壓作為輸入而引起電流過(guò)載。機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制包括4個(gè)履帶和輪子的運(yùn)動(dòng)控制以及4個(gè)擺臂的擺動(dòng)控制，控制方法相同，其速度和輸出力矩的區(qū)別依賴于與電機(jī)集成的減速器的差別。圖8  電機(jī)控制單元結(jié)構(gòu)圖CAN總線通訊移動(dòng)機(jī)器人控制中很重要的一個(gè)方面是組成系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。CAN總線(Controll

17、er Area Network)是一種有效支持分布式控制和實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，已成為一種總線標(biāo)準(zhǔn)。它是一種多主總線，通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光纖，通信速率可達(dá)1Mbps，通信距離可達(dá)10km。其最大特點(diǎn)是糾錯(cuò)能力強(qiáng)，支持差分收發(fā)和高實(shí)時(shí)性高可靠性，已在工業(yè)自動(dòng)化、建筑物環(huán)境控制、機(jī)床、醫(yī)療設(shè)備、機(jī)器人等領(lǐng)域得到了較廣泛的應(yīng)用。機(jī)器人控制的信息量大，對(duì)通信方面的要求很高，要保證各種信息在控制系統(tǒng)中及時(shí)準(zhǔn)確的傳輸，通信工具的選擇十分重要。設(shè)計(jì)中充分利用了TMS320DSP2812中CAN總線模塊的功能，將8個(gè)下位機(jī)DSP控制板與主控計(jì)算機(jī)ARM7一起構(gòu)成一個(gè)基于CAN 總線結(jié)構(gòu)的控制網(wǎng)

18、絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸，其總線網(wǎng)絡(luò)如圖9所示。在機(jī)器人控制系統(tǒng)中，由于要實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制，除了機(jī)器人的前、后、轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)以外還包括各個(gè)擺臂的運(yùn)動(dòng)，而且各個(gè)擺臂的控制要準(zhǔn)確、可靠，各個(gè)運(yùn)動(dòng)要實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制以便完成復(fù)雜的越障動(dòng)作。采用CAN總線通訊方式使得與機(jī)器人各部件相連每一個(gè)CAN總線控制器都同時(shí)具有數(shù)據(jù)傳輸和現(xiàn)場(chǎng)控制功能，各個(gè)DSP與ARM間的通信實(shí)時(shí)性得以保證。各底層DSP控制器通過(guò)總線連接，只要所有器件都遵守相同的通訊協(xié)議，就可以穩(wěn)定可靠的進(jìn)行信息傳輸。這種通訊方式降低了連線的復(fù)雜程度，提高了通訊速度，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。由于只用兩根線進(jìn)行通訊，結(jié)構(gòu)十分靈活，可以滿足設(shè)計(jì)要求。圖9

19、60; 控制系統(tǒng)CAN總線網(wǎng)絡(luò)傳感器系統(tǒng)由于系統(tǒng)要求機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)半自主的運(yùn)動(dòng)，所以，機(jī)器人系統(tǒng)包括了必要的傳感器系統(tǒng)。視覺(jué)傳感器視覺(jué)系統(tǒng)作為移動(dòng)機(jī)器人實(shí)時(shí)感知遠(yuǎn)端環(huán)境信息以及為機(jī)器人自主運(yùn)動(dòng)提供豐富的信息的重要手段，是機(jī)器人不可或缺的部分?？紤]到視覺(jué)傳輸、處理量大，對(duì)主控計(jì)算機(jī)的容量、速度等要求很高，設(shè)計(jì)中采用了單獨(dú)的視覺(jué)處理計(jì)算機(jī)來(lái)完成視覺(jué)系統(tǒng)的處理與傳輸。測(cè)距傳感器測(cè)距傳感器筆者選擇了高精度的超聲傳感測(cè)距傳感器(SRF08 Ultra sonic range finder)，如圖10所示，作為感知機(jī)器人與環(huán)境障礙的距離信息。該傳感器的檢測(cè)范圍可以從最短的3cm到最遠(yuǎn)的6m范圍內(nèi)檢測(cè)距離信息，遠(yuǎn)距離的檢測(cè)通過(guò)障礙物的感知和測(cè)距來(lái)完成避障、跟墻等運(yùn)動(dòng)，而近距離的檢測(cè)則可以用于和障礙物的交互越障。另外，該傳感器還具有體積小、重量輕、工作穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)，屬于高性能超聲傳感器一類。圖10  SRF08 Ultra sonic range finder姿態(tài)感知傳感器除了要能夠感知復(fù)雜地形的存在之外，機(jī)器人還要能夠獲取足夠的有關(guān)自身狀態(tài)的信息。一個(gè)重要的狀態(tài)信息是車體的姿態(tài)信息，也就是車體相對(duì)于水平面的俯仰和側(cè)傾情況。這兩個(gè)角度的變化將直觀地反映出機(jī)器人的穩(wěn)定狀態(tài)。為此選用集成兩個(gè)方向的AT-201-SC雙軸傾角儀，分