感測器於機器人平台上之應用

2.4.1 雷射掃描器之避障

經由前面章節2.3.1的介紹，雷射在距離的量測上相當精準，所以本論文把雷 射當作機器人避障的應用，在掃描範圍上，設定為前方180^°做環境的掃描，圖 2-38所示，由Borland C++ Builder 軟體所攥寫的人機介面，透過雷射掃描值的讀 取，把雷射感測值直接顯示在人機介面上，以下將詳細說明使用雷射避障的相關 演算法以及範例說明。

圖 2-38 雷射掃瞄人機介面

z 雷射避障演算法

首先把 0~180 度的區間分成七個區間，如圖 2-39所示，總共有 0~15 度、

15~45 度、45~75 度、75 度~105 度、105~135 度、135 度~165 度、165~180 度，

人機介面上會先設定安全距離以及安全距離次數。所謂的安全距離為自我定義在 多少距離以上，當成是機器人認為前方沒有障礙物的距離。安全距離次數則為大 於此設定的安全距離的次數，由前面章節2.3.1所介紹的雷射掃描器，精細度為

，如果所設定的安全距離次數為30，則換算成掃描度數為10.8 ，把此度 數認定為障礙物的寬度。

0.36^{° °}

每個區間會去計算此區間所量測到的距離是否大於所設定的安全距離次 數，如果小於安全次數，則代表此區所量測到的距離都很近，意味著有障礙物，

因此會放棄此區域，而如果大於所設定的安全距離次數時，則會比較同時也是大 於安全次數的區間，然後選擇含有安全次數最多區間，當成是最空曠的區域，最 後規劃為機器人的避障方向，運作的流程如圖 2-40所示。

180

15°

45

75

105

135

165

0

圖 2-39 雷射分區圖

圖 2-40 雷射避障流程

z 雷射避障範例說明

以下將分別說明雷射掃瞄器在不同環境狀況下的避障方式，首先設定安全距 離(80cm)及安全距離次數(60)。如圖 2-41所示，為當前方沒有障礙物時，雷射 掃描以及所規劃的避障方向(向前)，如圖 2-42所示，為當右方有障礙物時，雷 射掃描以及所規劃的避障方向(向左)，圖 2-43所示，為當左方有障礙物時，雷 射掃描以及規劃的避障方向(向右)，圖 2-44所示，為當前方以及左、右方都有 障礙物時，雷射掃描後，規劃向後的避障方向。

圖 2-41 laser scan(前方沒有障礙物) 圖 2-42 laser scan(右方有障礙物)

圖 2-43 laser scan(左方有障礙物) 圖 2-44 laser scan(前方及左右方有障 礙物)

2.4.2 超音波感測器之避障

由前面章節2.3.2的介紹，可以得知超音波的量測在 60cm以內可以很準確，

所以在沒有配置雷射的機器人上，採用超音波感測器以實現避障功能，超音波各 配置在機器人平台的左、右兩方，透過左、右邊超音波所量測到的距離值來做判 斷，避障的演算法基本概念為:當兩邊超音波感測值同時都大於某設定好的數值 時，則代表前方沒有障礙物，可以往前，當左邊超音波感測值大於右邊超音波感 測值時，則代表左邊比較空曠，可以往左轉，而當右邊超音波感測值大於左邊超 音波感測值時，則代表右邊比較空曠，可以往右轉，以此簡單的判斷機制來實現 閃避障礙物的功能。