如何用玩具汽车的测距仪传感器绘制房间轮廓图？

Question

我有一辆玩具车，它有一个arduino和4个超声波测距仪传感器，在前面、后面和两边，它们给我一个距离，如果在传感器覆盖的范围内有墙的话，感应器给我这些数据在很短的时间内，汽车必须在房间里移动并绘制轮廓，房间可以有列和不规则，我不知道这个绘图所涉及的算法，任何的洞察力都会很感激。

Answer 1

heh曾经做过一个几乎相同的机器人:)

它可以在一个地方掉头(没有转弯半径)。

所以很容易驾驶和映射环境。

在你的情况下很难说，因为我们看不到汽车的运动学。

总之，有一些提示：

1.进行超声波听力时，电机应保持安静。

• 我使用步进电机，这样它们的脉冲就可以在接收器上听到。
• 如果您使用直流电机，那么这可能是非常棘手的(可能您将需要做全面停止)
• 或者确定哪个回波是回波和哪个换向器噪声。
• 无刷(BLDC)和正弦驱动都可以。
• 但是PWM或任何其他的冲动驱动都会产生同样的问题。
• 所以你需要同步监听时间和脉搏时间。
• 如果没有适当的测量设备，这会非常困难(示波器是理想的)

2.超声波发射器

• 避免许多混乱
• 或者一次只使用一个
  • 这很容易，但是很慢。

​

• 或者一次只等待第一次接收
  • 这样，您就不会从远回波中获取数据。

​

• 从各个方面都可以接收到，但是它需要相当复杂的过滤。
• 尽量优化接收循环。
• 我是在单片机的几个T上做的，它给了我大约4毫米的分辨率。
• 但那是很久以前的事了，使用的ATMEL是只在20 MHz上运行的旧的51克隆。
• 不知道阿迪诺(preffer UC3)，但今天的MCU是10倍以上的速度和更好的时间。

3.movement

• 你需要对移动动作进行编码
• 按常步长前进
• 左/右转90度
• 它们必须尽可能精确地编码。
• 在合适的环境中，你可以使用超声波来获得更精确的结果(只需要垂直面，内部没有任何问题)。
• 有了这些，你就可以开始绘制你的二维迷宫

4.绘制房间地图

• 创建环境的2D地图
• 你可以用单元格法或向量法来做。
• 我强烈建议使用单元访问(它不太准确，但对初学者来说更容易)
• 地图可以是二维数组
• 价值未知，空间，墙壁 1.init

- place the car perpendicular to some wall
- clear map with unknown
- set position in the middle of map (x,y)

2.回声-定位各方

- if wall is found mark it in the map on (x,y)+(distance \* side vector)
- and mark all space between x,y and the wall mark as space
- if no wall found then mark as space  all cells in the map from x,y to (x,y)+(safe range\*side vector)
- side vectors can be: front(0,+1), back(0,-1), left(-1,0), right(+1,0)
- safe range is distance from your car where wall is always detected in [cells]
- distance is measured distance of wall in [cells]
- do not forget to add the emitter/receiver offsets from the car position into account
- also mark current position (x,y) as space

3.寻找任何或最近或最快的移动标记为未知但邻近空间细胞的细胞

- if none such found then the mapping is finished (blink by LED or do some crazy move to signal it)
- if found then plan path and move car to it
- set position x,y to it

4.后藤2

现在只需将数据从MCU挖掘到PC并查看。

备注

• 还有很多可以改进的地方.
• 提防织物/布料类材料
• 它们很难用超声波检测。
• 对于排放者来说，使用他们所需的频率来最大化他们的性能。
• 对于脉冲回声定位，发射的最佳功率/精度/距离比为7脉冲。
• 没有人知道为什么，但这是最好的(至少对我所知道的所有应用程序和设备而言)

玩得开心:)