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【探索贴】3个超声波实现室内导航

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  • 阿维2333
  • 核心吧友
    6
该楼层疑似违规已被系统折叠 隐藏此楼查看此楼
最近觉得树莓派好玩,一直对路径规划有些兴趣,就在想最廉价的实现方案是什么。突然有点思路,就想和大家一起分享,不敢说百分百的复杂情况都可以应对,至少可以满足自己diy扫地机器人的需要,个人认为应该能满足至少70%的需求,硬件除树莓派之外大概就是下面一些东西:
1-超声波模块x3(3r左右,一共15r)
Ps:是否需要第四个还得看实际情况
2-罗盘x1(我买的是10r)
3-步进电机x2或者4个(包含控制器)6块钱一套好像,最多24
4-分线板 这个15块
硬件总共65块钱吧,算上各种线材,80左右,一个激光雷达就4-500了额。
硬件部分无非就是接线,写下驱动之类的,先解释一下思路,从简单到复杂逐步实现。目前在等树莓派4b到货,代码已经写了部分了,我的最终目的是做一个自动导航的车子,作为扫地机器人的平台,还没完工,任何质疑和bug都可以提、讨论,包括思路等,希望最终开源造福网友吧!


  • 阿维2333
  • 核心吧友
    6
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============================划重点==================================
这个是探索项目,不敢保证完全满足期望,是否能实现,我们一起见证吧
==========================================================


2025-08-15 05:26:08
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  • 阿维2333
  • 核心吧友
    6
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========================环境的划分==================================
一、纯净的矩形室内环境
(一)较小的
先讨论最简单的,也就是说,里面除了墙就没有任何障碍物了,而较小的意思是超声波模块距任意墙的距离Dx<超声波模块最大探测距离。
如下图:
由于后方无传感器,所以就设定一虚拟墙。


  • 阿维2333
  • 核心吧友
    6
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(二)较大的
较大的意思是超声波模块距任意墙的距离Dx>超声波模块最大探测距离。


  • 阿维2333
  • 核心吧友
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二、不纯净的矩形室内环境
(一)较少的障碍物
有障碍物,但穿越障碍物较为容易,太过于复杂的情况不多,自用的话遇到的情况不多,这套硬件不可能满足所有情况。


  • 阿维2333
  • 核心吧友
    6
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红色为障碍物。
三、纯净的多边形室内环境
话不多说,直接上图,属于较大的,意思同上即超声波模块距任意墙的距离Dx>超声波模块最大探测距离。


  • 阿维2333
  • 核心吧友
    6
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四、不纯净的多边形室内环境
这个自然就是带障碍物的。


  • 阿维2333
  • 核心吧友
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===============================分析开始了===========================
对【一、纯净的矩形室内环境】中【(一)较小的】进行分析:
我们在图中留下几个有用的参数Df\Dl\Dr,以及小车尺寸a,b。
①根据环境及方便编制算法约定如下:
1-小车的长永远大于宽,即a>b
2-Dt大于Df\Dl\Dr中任一一个
有用的参数如下图吧


2025-08-15 05:20:08
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  • 阿维2333
  • 核心吧友
    6
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②运动中需要的控制参数,小车是按照矩形设计的,转向时,以对角线的交点为圆心,对角线为半径旋转(设其长度为c),由于后方无传感器,是作为虚拟墙处理,小车旋转必须先前进,定义一个最小值Dmin=2+1/2*(c-b)。


  • 阿维2333
  • 核心吧友
    6
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③同样的,这个值可用于左、右两侧的最小控制值。
④定义几个运动代码,硬件部分会加上去,这里只进行模拟:
小车的前进、后退、左转、右转。
#记录小车的历史坐标、动作
hadgo_x=[]
hadgo_y=[]
car_m=[]
#模拟小车前后左右
def go(cm):
#print("小车前进了"+str(cm)+"厘米")
car_m.append("go"+str(cm))
def back(cm):
#print("小车后退了"+str(cm)+"厘米")
car_m.append("back" + str(cm))
def left(dushu):
print("小车左转了"+str(dushu)+"度")
car_m.append("l " + str(dushu))
def right(dushu):
print("小车右转了"+str(dushu)+"度")
car_m.append("r " + str(dushu))
前进后退为厘米,左转、右转为度数,硬件部分会贴上gpio等。


  • 阿维2333
  • 核心吧友
    6
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⑤由于能力有限,暂时统一移动到最下角


  • 阿维2333
  • 核心吧友
    6
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有人嘛,接下来开始写避障的算法了,没人看就算了


  • 阿维2333
  • 核心吧友
    6
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完整源码后期会上的


  • 阿维2333
  • 核心吧友
    6
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=======================第二个分析开始了===========================
对【二、纯净的矩形室内环境】中【(二)较大的】进行分析:
我贴图一下前面的算法:




2025-08-15 05:14:08
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  • 阿维2333
  • 核心吧友
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==========================【大空间来了】====
大空间从某种意义上可以划分为N个小空间,也就是说,我们没必要重新造一遍车轮,只要知道车轮安装在哪里就行了。
① 这里就要再补充几个函数了:
主要是探测前、左、右距离的


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