基于超声波传感器多目标定位系统

设计和制作了一种用于导盲系统的定位多个障碍物位置的超声波传感器阵列装置,它只需要一个探测周期,就可以实现对单目标和多目标的准确定位,比传统的多超声系统具有更高的探测效率.在超声波测距系统中,精确地确定电路系统的延时参数是提高测距精度的关键,本文应用最小二乘的数学方法可以精确地获得超声波信号在电路中的传播时间,有效地提高系统测距精度,在导盲定位系统中得到了成功的应用.利用几何学的定位方法融合被修正的距离数据,实现了对目标点的准确定位.通过数据关联来区分多个目标.     

一种新型三维方向和加速度传感器

根据流动的水银球与裸置的环形电阻丝连接形成回路,返回不同位置对应电信号的原理,设计了一种新型的探测运动物体一维方向和加速度大小方向的传感器。由3只一维方向传感器相互垂直构成三维传感器,可探测物体三维运动信息;2只一维传感器返回的电信号构成数组,与测试物体的运动信息一一对应,数据经过处理,可获运动物体的三维方向和加速度大小方向信息。     

基于线圈互感的阵列涡流传感器优化设计

线圈单元间互感一直是影响接收/发射式阵列涡流传感器准确性的干扰因素,工程实际中采用多种方法减弱线圈单元间互感对检测线圈单元的影响,但线圈单元间互感中包含缺陷信息,有效利用线圈单元间互感可以获得缺陷更多的信息,有利于缺陷的评估.运用ANSYS软件进行三维有限元仿真,利用线圈单元间互感研究了线圈单元相关参数对阵列涡流传感器检测灵敏度和空间分辨率的影响,理论上为基于线圈单元间互感的阵列涡流传感器的优化设计提供了参考.     

用光学阵列传感器的机器人物体分类系统

本文介绍用光学阵列传感器的机器人物体分类系统。传感器直接安装在机器人的两个手指上。被抓物体的阴影通过光导纤维传到安放在“安全区”的光敏元件上。计算机识别物体的轮廓后命令机器人抓握物体,并把它运送到指定的地点从而达到物体分类的目的。     

小波束角超声测距仪的研制

目前的倒车雷达普遍采用大波束角设计,在此情况下易受干扰,虚警概率大;针对此问题提出小波束角超声测距方法,增强了测距的指向性,提高了抗干扰能力,探测范围限制在车身正后方;通过分析波束角与谐振频率、辐射面积及阵元组合的关系,设计出谐振频率为82.7kHz的3元线性传感器阵列,波束宽度为2.2°,满足小波束角超声测距的要求;设计了发射/接收电路,采用了推挽式功率放大电路,回波信号由C8051f300单片机电路处理,经实验验证,回波比较理想。     

一种柔性三维力触觉传感器阵列的实现方法

介绍了一种可安装在曲面上,对三维力进行检测的柔性三维力触觉传感器阵列的实现方法.首先采用MEMS技术制备三维力触觉传感器阵列,再将多个三维力触觉传感器单元分别通过倒装焊技术集成在已加工好的柔性电路板基底上,实现了传感器与信号处理电路的互连和传感器阵列(4×4)的柔性化.采用信号选通的多路信号采集方法简化了传感器阵列的信号处理电路.测试结果表明,柔性触觉传感器阵列可弯曲变形90°以上,检测三维力的分辨率达到0.1 N.     

远距离超声测距传感器激励脉冲研究

超声传感器不同发射激励对超声发射功率有很大影响,决定了空气超声波探测距离。对超声激励脉冲进行了功率谱分析,给出了不同类型激励脉冲与发射功率之间的关系。设计了远距离超声传感器双极性发射电路,实现了脉冲个数和脉冲频率可调。通过实验研究,确定了超声激励脉冲的类型、个数与激励电压。该电路已成功用于远距离超声波测距系统中,能稳定、可靠地检测25 m处的障碍物。     

一种新的远距离超声测障传感器时变增益电路

在地面自主车辆的导航与控制研究中,远距离超声传感器对于障碍检测具有重要意义。针对加大发射功率和减小死区距离,提高探测灵敏度和信号饱和、自激振荡之间的矛盾,提出了一种基于TL026控制芯片的超声传感器时变增益电路设计方案,并在此基础上实现了远距离超声测距系统。野外环境中的实验结果表明,时变增益方案显著提高了超声传感器的有效探测范围。     

基于目标定位的低功耗无线传感器网络节点设计

介绍了一种具有目标定位功能的新型无线传感器网络节点,通过该节点可以确定目标节点(以下简称为目标)的方位和距离,对目标方位的确定基于四元十字阵列的时延估计法,对目标距离的确定采用TDOA的射频+音频信号的测距机理;硬件电路以Micro-chip公司的dsPIC微处理器芯片和Altera公司的MAXⅡ系列CPLD为核心,包括4路音频信号采集调理单元、一个外部SRAM存储器、一个2.4G频段的无线收发单元和一个电源管理单元,实验数据表明,该节点测距误差小于2.5%,角度误差小于±3°。     

一种新型盲人导行识别系统的设计

采用ZigBee无线传感器网络技术设计的盲人导行识别系统,该系统具有GPS定位、超声测距、物体识别和语音提示功能。     

利用信息融合方法的三维特征提取

本文提出了一种基于信息融合的物体三维特征的提取方法，该方法利用两幅互相配准的三维测距图像和灰度图像，来提取多面体的三维特征。首先，通过分析灰度图像中的灰度变化及测距图像中的测距值变化，分别求取各自图像中物体的特征点及特征边；然后，利用两配准图像之间的对应关系，求得所有特征点、面与多边形在三维测距图像中的三维表示；接着，通过分析三维测距图像中所测得的各候选平面上特定点与边处的曲率及法向，验证候选平面     

集成触觉传感器阵列

触觉传感器可以探测到被接触物体的状态、图象、硬度等信息,是机器人操作和控制的基础。本文介绍了触觉传感器的信息构成、集成触觉传感器的阵列结构及信号处理系统,指出了在集成触觉传感器研究中亟待解决的问题。     

集成化触觉阵列传感器的研制

介绍了一种集成化单晶硅触觉阵列传感器。该传感器共有 10 0个触觉单元 ,芯片尺寸为 2 5mm×2 5mm ,厚度小于 10mm。在制造工艺上 ,把CMOS工艺和半导体平面工艺融为一体 ,利用MEMS技术在每个触觉单元上制造了触觉受力点 ,易于感受所触物体 ,其测试、记录过程由计算机完成。该种传感器具有一定的开发价值和应用前景。     

一种基于阵列式触觉传感器的主动触觉搜索方法及仿真

本文在一种二指节手指模型的基础上，提出了一种新的主动触觉搜索策略和方法，综合利用阵列式触觉传感铭的输出图象来不断改变机械手的姿态，从而依次有序地搜索到三维物体的特征点，并据此生成物体的三维图形。此外还讨论了上述方法的计算机仿真实现。     

基于单片机的红外超声室内定位系统

介绍一个以单片机为主控制单元、红外和超声传感器为测距工具、采用三个参考点的较高精度室内定位系统。其中重点说明系统测距的原理与实现，详细论述了一种新的测距方法，并通过实际的测距实验说明此方法的可行性与优点。     

超声定位技术在汽车安全预警系统中的应用

介绍了超声传感器的测距原理、传感器套筒的设计方法和传感器阵列的布置方案 ,并设计了以单片机为控制核心的硬件和软件。超声传感器采用了扫描触发工作方式 ,既避免了相互间的交叉干扰 ,又提高了检测的实时性。实验表明 ,该系统的测量范围为前方0 .39～ 10 .3m ,测量范围边线的夹角为 76°。在测量范围内可测障碍物的最小尺寸为 5mm ,测距精度的相对误差小于 1%。本文最后指出了该系统在汽车夜间行驶、安全避撞和辅助倒车中的应用前景     

一种新型机器人三维力柔性触觉传感器的设计

基于柔性力敏导电橡胶材料,设计了一种能测量三维力的新型机器人柔性触觉传感器。研究了力敏导电橡胶材料的压阻效应,阐述了触觉传感器的设计思想,分别进行了触觉传感器单元设计和阵列结构设计和研究。获得了计算三维力的数学模型,并通过实验进行了三维力的验证。结果表明,设计的机器人三维力柔性触觉传感器具有设计简单,造价低廉,柔顺性好等优点,而且布置成阵列结构可用于医疗、体育、机器人等领域中检测三维力信息。     

基于虚拟仪器的超声信号测量及测距研究

为更好地进行目标探测,利用虚拟仪器技术设计了超声信号测量系统,介绍了系统的构成和各模块工作原理。测距是目标探测的关键技术,重点从信号处理的角度,在分析传统超声射程时间TOF测量算法的基础上,提出了两种基于包络的改进算法,并利用LabVIEW软件来实现。最后利用超声信号测量系统完成超声波信号的采集、存储,回波信号的特征和幅值分析、测距分析等实验,结果表明该系统能对超声信号进行直观信号分析处理,测距准确,为后期目标识别提供了基础平台。     

柔性压力传感阵列弯曲应变与温变联合补偿方法

围绕柔性压力传感器阵列在弯曲且温度变化的物体表面进行压力测量时会表现出复杂的压力特性,提出了基于深度相机与红外相机的传感器联合补偿装置,介绍了联合补偿装置获取各传感单元补偿参考量与计算真实压力值的方法。采用COMSOL软件对柔性压力传感器阵列进行仿真建模,搭建了各传感单元弯曲应变量各不相同的仿真场景,生成了弯曲应变与温变联合补偿模型的样本集。构建了基于BP神经网络的柔性压力传感器阵列弯曲应变与温变联合补偿模型,经计算验证,压力补偿值与真实值之间的相对误差百分比控制在0.4%以内,补偿效果明显,满足了各传感单元弯曲应变情况不同需要实现精准补偿的需求,对于柔性压力传感器阵列的实际应用具有借鉴作用。     

基于流固耦合模型的微超声传感器仿真分析

建立了基于流体固体耦合单元的电容式微超声传感器(cMUT)的有限元模型,通过对模型进行 声场仿真分析,研究传感器阵列在不同介质中工作时的声场特性,如,谐振频率,发射声压等;分析了传感 器振动膜半径、空腔厚度以及传感器单元间距的变化对其发射声压幅值和带宽的影响.仿真分析的结果 表明:增大传感器的发射声压带宽,可以通过增大振动膜半径、减小空腔厚度或者减小传感器阵列中单元 的距离来实现。