基于多傳感器數據融合的智能機器人設計

3 硬件結構

為減輕主控器的負擔，系統(tǒng)采用主從式控制系統(tǒng)。分別用三個MCS-96單片機處理來自測距傳感器、超聲傳感器、尋找目標傳感器的數據，并進行數據融合；最后把處理好的數據通過RS-232串口上傳至上位機PC/104 386SX系統(tǒng)。由PC/104主機做出下一步的處理。系統(tǒng)硬件結構框圖如圖1所示。

PC/104主機主要用來完成對三個下位機所處理的數據進行采集，然后根據情況調整小車前向電機、轉向電機的運動，并將光電編碼器測量到的小車速度等信息顯示在液晶屏幕上，如果發(fā)生碰撞現象，還可用語音進行報警等操作。上位機選用PC/104主機是因為：第一，386系統(tǒng)處理速度比單片機要迅速；第二，為了便于以后系統(tǒng)的擴展。

為避免其它不可預知的故障出現，使機器不能正常運行，系統(tǒng)還設置了一個硬復位按鈕。

4 軟件設計

各個下位機的軟件設計流程是先檢測各類傳感器的數據，再用D-S法進行數據融合，最后等待主機的指令，把融合后的數據上傳至主機。

主機的軟件設計流程是通過串口循環(huán)接收來自三個不同下位機的數據（三個下位機的通訊握手地址不同）。根據尋找目標傳感器所測到的目標位置，進行路徑規(guī)劃，調整前向電機與轉向電機的運動方向。再根據測距傳感器所測到的目標距離，調整電機的運動速度。當避障傳感器發(fā)現前方有障礙物或小車與障礙物發(fā)生碰撞時，要立即停止運行，重新規(guī)劃路徑。讀取光電編碼器的值，把小車速度顯示在液晶顯示器上。如果出現小車與障礙物發(fā)生碰撞或找不到目標光源物體時要通過語音芯片進行報警。

主機和下位機程序內部均設有看門狗程序，避免程序跑飛。

5 總結

本系統(tǒng)設計了一個基于多傳感器數據融合技術的智能機器人。該設計運用了多傳感器數據融合技術，采用了主從式控制系統(tǒng)，使機器人能夠更準確的尋找目標與避障，有很好的魯棒性。

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