为你的机器人打造“雷达”

为你的机器人打造“雷达”

雷达又称作无线电测位。是利用无线电波的反射，来测量远处静止或移动目标的距离和方位，并辨认出被测目标的性质和形状。雷达在军事上广泛应用于警戒、引导、武器控制、侦察、测量、航行保障、敌我识别和气象观测等方面，是一种重要的军用电子技术装备。作为电子技术爱好者，相信大家或多或少DIY过具有各种传感装置的机器人或小车吧？那我们能不能给自己的机器人装备酷酷的雷达呢？答案是肯定的，下面我将教感兴趣的朋友们如何用手头上的材料制作简易机器人雷达。
选材：
首先雷达必须具有测距功能，若是使用电磁波或激光测距，无论在成本还是技术上都有非常的难度。这里我们选用价格低廉使用简单的超声波测距模块实现此功能。超声波测距模块不需要自己制作，可以到网上或市场买一个，现在网上神马现成的模块都有，我们无需什么都亲力亲为，毕竟我们不可能是万能的。图一图二为我在网上购得的型号为US100的超声波测距模块。



图一 图二


此模块具有测量范围大（2.5~450cm）、宽电压输入范围（2.4~5.5V）、支持GPIO/串口等多种通信方式、自动校正、较低的功耗等特点，同时还具有温度测量功能，用在此是不错的选择。要探测物体的位置光有距离还不够，还需知道探头所在的角度。我们可以使用常见的旋转式碳膜电位器配合电机、AD实现角度测量功能，碳膜电位器如图三所示。





图三


电机可以选用减速电机或精度更高的步进电机。电位器转轴所在角度不同各端电阻不同，同理我们测量出各端阻值便可计算出转轴所在角度。既然要测量电位器各端角度则还需用AD，可以选用带AD的单片机或单独的AD芯片和单片机。带AD的单片机有很多，可以自由选择自己熟悉的器件，初学者建议使用STC的，简单便宜。我所使用的是ST公司的32位单片机STM32。

下位机原理：

如图四所示为旋转式碳膜电位器基片结构图，工作时通过滑片改变b端与电阻体接触的位置以改变Rab和Rbc的大小。把基片加入坐标，设1/2Rac处为坐标0°，可以看出电阻体有效调节范围为-135°~+135°（不同电位器有所差别）。若把a接GND，c接Vcc，则从-135°~+135°间b点电压将随旋转角度增大而从GND升到Vcc。以0°为正前方安装超声波探头，在探头旋转时以同等角度比例带动电位器旋转，则可通过b点电压得知探头所处角度，再通过超声波模块测得物体距离便可计算出障碍物的大概位置。

各参数可按以下公式计算：

设a=GND，c=VREF（AD参考电压），AD采样最大值为mx，有效角度为α，所在角度为β，距离为R。则：

α=135°-(-135°)=270°

β=AD实时值/(mx/α)

R=超声波测距值

运行时只需不断旋转探头并实时测量出距离与角度便可实现障碍扫描功能，这里只介绍原理，程序比较容易实现，我用的是STM32，这里就没必要提供了。

硬件的安装方法有很多，只要探头旋转时按比例带动电位器旋转即可，供参考安装图如图五所示。



图四 图五


编写上位机：

为了方便调试，也为了更有雷达的味道我们可以为它添加上位机，读者可选择自己熟悉的程序语言编写，如图七是我的机器人上位机，用VB.NET写的，挺酷的吧？哈哈、




唉~，写了那么久我也不知在写些什么了，感觉有点乱讲不清楚了，有点烦写这东西呀！~~。这里只是提供一个制作简易雷达的想法，感兴趣的朋友就参考参考捧捧场吧~~~。记得顶顶哦、



不错吧、哈哈。