ROS 2机器人自动回充之红外法(附源码原理图)

小鱼

ROS 2机器人自动回充之红外法(附源码原理图)

前言

大家好，我是爱学习的小鱼，今天接着昨天的回充，不过今天使用的是红外回充方法。红外方法比较简单，其原理就像遥控器和空调之间的关系一样，机器人类似于空调，装有两个接收头，机器人充电桩上则装有两个红外发射灯，两个灯会发送不同的波，通过接收到的波的信号不同，则可以区分出充电桩的位置。我手拙花了个简单示意图。

只有机器人上的接收头朝向充电桩的时候，两个接收头才能分别都接收到两个发射头的信号，否则根据情况旋转机器人朝向充电桩即可。

1. 发射与接收电路设计

发射和接收电路设计如下：

发射端：两个红外发射灯，分别连接到微控制器的两个输出引脚。

接收端：两个红外接收头，分别连接到微控制器的输入引脚。

2. 发射代码

下面是用于控制红外发射灯的Arduino代码。它通过定时器中断产生两个不同宽度的红外信号。

#include <Arduino.h>

#define IR1IO 18
#define IR2IO 19

hw_timer_t * timer = NULL;  // 声明一个定时器
#define digitalToggle(x) digitalWrite(x, !digitalRead(x))

bool openir1 = false;
bool openir2 = false;

void IRAM_ATTR onTimer() {  // 中断函数
  if(openir1){
    digitalToggle(IR1IO);
  }
  if(openir2){
    digitalToggle(IR2IO);
  }
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("loop----------------------------------------");
  timer = timerBegin(0, 80, true);                // 初始化
  timerAttachInterrupt(timer, &onTimer, true);    // 调用中断函数
  timerAlarmWrite(timer, 13, true);               // 设置定时器报警
  timerAlarmEnable(timer);                        // 定时器使能
  pinMode(IR1IO, OUTPUT); // 18
  pinMode(IR2IO, OUTPUT); // 19
}

void loop() {
  openir1 = true;
  delay(7);
  openir1 = false;
  delay(25);
  openir1 = true;
  delay(1);
  openir1 = false;
  delay(67);

  openir2 = true;
  delay(7);
  openir2 = false;
  delay(36);
  openir2 = true;
  delay(1);
  openir2 = false;
  delay(56);
}

3. 接收代码

下面是用于接收和处理红外信号的Arduino代码。它通过检测红外信号的脉冲宽度来判断信号的来源。

struct IRData {
  uint8_t d0 : 1;
  uint8_t d1 : 1; // A
  uint8_t d2 : 1; // B
  uint8_t d3 : 1;
  uint8_t d4 : 1;
  uint8_t d5 : 1; // A
  uint8_t d6 : 1; // B
  uint8_t d7 : 1;
} __attribute__((packed));

struct IRData irdata;

uint16_t ir1_low_tick;
uint16_t ir1_low_tickf7;
bool ir1recv7ms = false;
uint16_t ir1_last25;
uint16_t ir1_last36;

uint16_t ir2_low_tick;
uint16_t ir2_low_tickf7;
bool ir2recv7ms = false;
uint16_t ir2_last25;
uint16_t ir2_last36;

void IRAM_ATTR onTimer() {  // 中断函数
  ir1_last25++;
  ir1_last36++;
  ir2_last25++;
  ir2_last36++;

  if (digitalRead(IR1IO) == 1) {
    ir1_low_tick = 0;
    ir1_low_tickf7 += 1;
  } else {
    if (ir1recv7ms) {
      ir1recv7ms = 0;
      if (ir1_low_tickf7 == 25) {
        irdata.d2 = 1;
        ir1_last25 = 0;
      } else if (ir1_low_tickf7 == 36) {
        irdata.d1 = 1;
        ir1_last36 = 0;
      }
    }
    ir1_low_tick += 1;
  }
  if (ir1_low_tick == 7) {
    ir1recv7ms = true;
    ir1_low_tickf7 = 0;
  }
  if (ir1_last25 > 400) {
    irdata.d2 = 0;
  }
  if (ir1_last36 > 400) {
    irdata.d1 = 0;
  }

  if (digitalRead(IR2IO) == 1) {
    ir2_low_tick = 0;
    ir2_low_tickf7 += 1;
  } else {
    if (ir2recv7ms) {
      ir2recv7ms = 0;
      if (ir2_low_tickf7 == 25) {
        irdata.d6 = 1;
        ir2_last25 = 0;
      } else if (ir2_low_tickf7 == 36) {
        irdata.d5 = 1;
        ir2_last36 = 0;
      }
    }
    ir2_low_tick += 1;
  }
  if (ir2_low_tick == 7) {
    ir2recv7ms = true;
    ir2_low_tickf7 = 0;
  }
  if (ir2_last25 > 400) {
    irdata.d6 = 0;
  }
  if (ir2_last36 > 400) {
    irdata.d5 = 0;
  }
}

总结

通过以上的设计和代码实现，我们可以通过红外线实现机器人自动回充。这个方法的原理和实现都相对简单，但实际应用时需要根据环境进行调试和优化，希望这篇文章能对大家有所帮助。如果有任何问题或者建议，欢迎在评论区留言，我们一起探讨学习。