输电线除冰机器人多传感器信息融合璋碍物信息检测方法
激光传感器的测量精度取决于测量时间的精度,因此要求激光脉冲宽度小,激光接收器响应速度快。以激光作为光源的激光传感器分辨率很高,量程最大可达数千米,一般应用于数米以内的检测;测量精度可小于0.1朋。
红外传感器:红外传感器一般由光学系统、探测器和信号电路系统组成,其工作原理是通过对红外线的探测把红外辐射量变化转换成电信号的变化,通过计算从发射信号到返回信号的时间差获得机器人与障碍物的距离等信息。先进的红外传感器具有灵敏度高、响应时间快、响应频率和检测度高等优点【26l:
灵敏度K,,是红外光照射到红外光敏器件产生的输出电压砜与输入的红外光辐射功率的比值,即
弘盏
式中尸为单位面积上的红外辐射功率,S。为受光面积。
检测度D,,是灵敏度K,,与输出等效功率乓之比,即㈦2,
耻等
检测信号的能力越强,受噪声的影响越小。㈦3,式中的噪声等效功率B越小,光敏器件越灵敏。检测度D。值越高,则红外传感器
红外传感器的探测距离为lO~100cm,也是非接触式检测传感器,可以结合激光传感器实现障碍物距离等信息检测的互补,为机器人在近距离或检测死角提供非视觉目标检测,对安全避障和保护移动机器人的碰撞有实际意义。红外技术发展迅速的~门新兴技术,在现代科技、国防、工农业和医疗等领域的应用非常广泛。红外传感器随着相关技术的进步已经发展出了更多的性能和更好的灵敏度,在现代化的生产实践中发挥着越来越大的作用,红外传感器也经常被用于移动机器人的信息检测和数据融合【27】。因此鉴于上述优点,本文选取红外传感器帮助除冰机器人的障碍物信息检测,结合激光传感器可以获得障碍物的准确和完整的信息,帮助实现后继的避障和越障动作。
超声波传感器:超声波传感器是以超声波作为检测手段、具有产生超声波和接收超声波功能的声电转换装置,其检测的实现是基于超声波在介质中的传播速度特性实现的非接触式测量来判断障碍物的性质和位置。超声波传感器对检测目标的材料性质依赖小,性价比高,硬件实现简单,抗电磁波、粉尘等干扰能力强,也是主动式和非接触式测量传感器,在移动机器人、船舶、机械、医疗等领域的应用获得了良好的社会经济效益,被广泛地应用到移动机器人的感知系统中【2引。
超声波的优点是波长短;衍射小,能够成为射线进行定向传播;在液体、固体中传播时强度衰减很小;穿透能力强。当超声波在不同介质中传播时会因为传播速度的改变而会产生反射、折射和波形转换等现象。
声波能量的衰减取决于声波的扩散、散射和吸收。声波的能量在介质中传播