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1.2 国内外研究现状
1.3 论文选题的目的及意义
移动机器人需要实时探测周围环境，以免与障碍物发射碰撞。随着移动机器人被应用在越来越多场合，其面对着日益复杂的环境。如家用扫地机器人，需要在室内完成房屋的清洁打扫。要完成打扫的任务就必须对室内环境进行探测，既要能找到垃圾又要能避开桌子，椅子等障碍物。在这种情况下，如何让移动机器人识别并避开障碍物是其工作的关键。本文的目的是设计一个智能防撞报警装置，当移动机器人与障碍物的距离小于预设距离时发出报警信号，机器人可利用该信号进行准确避障。
2 智能防撞系统总体方案
2.1 移动机器人避障用传感器
机器人避障最关键就是准确地测量出机器人与障碍物之间的距离和方向，要实现这个目的必须用到测距传感器。常用的测距传感器包括：超声波传感器、红外线传感器、视觉传感器、激光传感器。任何类型的传感器都有自己的优缺点，因此在实际使用中我们应充分考虑传感器的性能和自己使用需求，选择最适合的传感器。
超声波传感器：超声波传感器利用超声波测距。传感器向前发射超声波，当超声波遇到障碍物时反射回传感器。传感器通过定时计算出超声波从发射到接收的时间进而推算出传感器与障碍物之间的距离。其主要特点是：原理简单使用方便、器件便宜成本低廉，但也有一些不可忽视的缺点：存在盲区。如果只使用一个换能器进行发射和接收，那么当障碍物与传感器非常接近时，换能器将不能区分回波信号。因为发射超声波后薄膜的振动衰减需要一定的时间，如果在薄膜衰减不充分时收到回波信号，传感器就不能把发射信号和回波信号区别开来；如果障碍物表面太光滑，则可能产生镜面反射，同时如果传感器与障碍物所成角度过大则传感器很有可能收到不足以识别的很弱的回波信号，甚至完全接收不到信号，导致无法发现障碍物；由于声音在空气中的传播速度受空气温度、湿度的影响，超声波传感器在测距时误差会因环境的不同而不同，在某些环境的误差可能非常大。
红外线传感器：红外测距系统工作的基本原理是传感器发射出红外线，障碍物反射后，传感器根据接收到反射光的强弱判断判断物体的距离，距离近则反射光强，距离远则反射光弱。其特点是不受可见光和电磁波干扰，昼夜均可工作。缺点是受物体本身影响大，物体的颜色方向都能导致测量误差。
视觉传感器：视觉传感器的原理是将光信号转换成电信号，运用模式识别和图像处理技术对信号进行处理识别。其特点是：能够获取十分全面的环境信息，但其受到光线条件的限制不能全天候工作，并且由于图像处理需要大量计算因此对硬件要求比较高，而且存在较长的计算时间，实时性较差只用于某些特殊场合。
激光传感器：激光测距原理和超声波测距原理类似，利用激光的高方向性，单色性和高亮度可以实现较高精度测量且量程大、速度快、抗干扰能力强。和超声波不同，激光测距不受空气温度和湿度等环境因素变化影响，可靠性高。但由于光的速度非常快，要进行准确测量对硬件的响应速度要求非常高，制造困难费用昂贵。
综上所述，综合考虑性能、价格和使用难易程度等因素，我们采用超声波传感器作为智能避障系统的距离探测器。
2.2 超声波测距原理
超声波测距依据反射原理。将超声波模块固定到小车前段，通过软件控制不停地发射超声波，超声波遇到物体后反射回传感器模块。由于声音在空气中的传播速度是已知的，只要知道超声波从发射到接收所用的时间就能通过以下公式推算出传感器到被测物体的距离。