[发明专利]水下清淤机器人的声波探障测距系统

说明书

技术领域：

本发明涉及嵌入式控制电路设计、路径控制设计、自动姿态调整设计、电机控制设计和运动控制子系统的设计。 

背景技术：

我国污水处理进程中普遍存在“重水轻泥”的状况。据介绍，污泥不仅含有较丰富的氮、磷及多种微量元素和大量有机质，同时还含有病原菌、寄生虫（卵）、重金属、盐分及某些难分解的有机毒物。尤其是一些带有新病菌的污泥不经无害化处理而直接用于蔬菜瓜果的施肥，将会导致细菌性、病毒性疾病和寄生虫病的发病率骤增。因此，必须进行处理，才能二次利用，否则会引起二次污染。但是现在对污泥的后续资源化处理的研究较多，而对于前期淤泥提取方面的研究几乎没有。 

目前我国清除堰井淤泥一般依靠人工挖取，国外发达国家采用淤泥泵提取，由于淤泥含水率高，必须采用淤泥脱水机械配套分离，才能获得比较适宜运输的淤泥。按照目前国内外传统常规提取淤泥的技术有以下几种： 

◆带水缓慢人工挖、提取 

◆污泥泵提取加脱水装置 

◆整体脱水分离 

◆分离机械过滤分离 

◆沉淀浓缩分离 

◆刮渣提取 

◆中低速淤泥提升脱水分离。 

传统的提取工艺一方面能耗大、成本高；另一方面工厂一般采用埋地式污水槽，废水中的污泥提取必须将废水抽干，采用污泥泵或者人工结合提取污泥。一般污泥泵只能在某一个点提取，而大部分污水槽采用封闭式，或者半封闭式，造成污泥泵不能自由移动提取。污水槽内又存在毒气，采用人工挖取，容易中毒。 

其中声波探障测距系统是此发明的重要部分之一 

发明内容：

声波探障测距系统，有效防止机器撞壁、跌落。 

超声波传感器能够检测从2cm到3m的距离，和控制器连接的时候，只需要一个数字I/O。超声波传感器通过发射一个超声波脉冲，然后等待接受返回脉冲，利用时间差来计算距离。 

超声波在主控制器的控制下发射一个40khz超声波脉冲，然后等待返回，超声波以340m/s在空气中传播，当碰到物体时返回到传感器接收探头。当物体被检测到，超声波反馈信号立即停止，所获取的一段脉冲就对应于超声波探头和目标之间的距离。测的前方障碍后，根据此距离和机器人当前的速度调整机器人的运动，有效的防止机器人撞壁。 

图1为超声波传感器的方框图， 

附录1为超声波传感器的驱动程序。 

附录1：超声波传感器驱动程序 

void IO_init() 

{ 

//定时器0用于测量脉冲宽度 

TMOD |= 0x09;//定时器0为工作模式1(16位自动重装模式),GATE=1 

TF0 = 0;//溢出标志清零 

TR0 = 1;//开启定时器,但定时器的触发由/INT0决定 

 IT0 = 0;//外部中断由低电平触发,也可设置为1,用下降沿触发 

ET0 = 1;//允许定时器0中断  

EA = 1;//全局允许中断 

//硬件串口使用定时器1,供AT89S52与PC机通信使用 

TMOD |= 0x20;       //定时器1方式2.8位自动重装模式 

SCON = 0x50;        //模式1，8位数据 

TH1 = 0xFD;         //波特率为9600 

TL1 = 0xFD; 

TR1 = 1;            //起动定时器 

TI = 1; 

} 

void Get_Sonar() 

{ 

int m,n; 

TH0 = TL0 = 0; 

SIG = 0;//闭关传感器 

SIG = 1;//置高 

delay_nus(1);//延时至少5us,以启动超声波发射 

SIG = 0;//启动定时器0, 

    while(SIG); 

while(!SIG);//开始测量,SIG为高电平 

TR0 = 1; 

while(SIG);//测量完毕,SIG为低电平 

TR0 = 0; 

TF0 = 0;//清除标志 

// 以每个T0计数值为1μs计算脉冲宽度并输出 

m = TL0; 

n = TH0;