掃地機的數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)設(shè)計說明書

1、本科畢業(yè)設(shè)計說明書掃地機的數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)設(shè)計THE DESIGN OF AUTOMATIC SWEEPING MACHINE DATA CONTROL SYSTEM36 / 42掃地機的數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)設(shè)計摘要自動掃地機屬于服務(wù)機器人的一種，隨著社會的發(fā)展需要，服務(wù)機器人已經(jīng)滲透了我們的生活、工作和經(jīng)濟方面，并且起到了很大的作用。世界各國尤其是西方發(fā)達國家都在致力于研究開發(fā)和廣泛使用自動掃地機。盡管目前國外在這方面的研究開發(fā)方面已經(jīng)取得一定的成果，但是仍有許多關(guān)鍵技術(shù)問題需要解決或提高，如路徑規(guī)劃就是其中的一個比較重要的技術(shù)。本文介紹一種基于MC9S12DG128單片機的自動掃地機數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)。該系

2、統(tǒng)實時性高功能完備，包括信息采集模塊、控制模塊、清掃模塊、運動模塊。由碰撞傳感器、紅外測距傳感器等來探測周圍的環(huán)境，由紅外接收頭實現(xiàn)無線手動遙控功能，由直流電機帶動兩個驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)，采用改進的“井”字形路徑遍歷法。經(jīng)過實驗證明了設(shè)計的可靠性，實現(xiàn)了自動掃地機的自動清潔行走。關(guān)鍵詞：自動掃地機，單片機，紅外遙控，自動行走THE DESIGN OF AUTOMATIC SWEEPING MACHINE DATA CONTROL SYSTEMABSTRACTAutomatic sweeping machine is one part of the serving robot. With the dev

3、elopment of society, the serving robot has infiltrated our lives, work and the economy, and has played a significant role. Automatic sweeping is beingresearched and developed in the countries all over the world, and which is beingused widely in the west developed countries.Despite the current areas

4、of research and development at home and abroad in this aspect has made certain achievements, there are still many key technical problems need to be solved or improved.For example, path planning is one of the important technical. This paper presents the system integration and overview of autonomous c

5、leaning robot which is based on MC9S12DG128 singlechip. The real time characteristic and function of the system are in good condition. The system consists four segments: information collection module, the decision module, cleaning module, motion control module. Several sensors such as collision sens

6、or, infrared distance sensors detect the surrounding obstacles while cleaning. The realization of wireless remote manual control function is composed of an infrared receiving head. Two driven wheels are driven by two DC motors combining. It adopts the improved "井" - shaped path traversal m

7、ethod. Experiments show that the control system run well and the robot have the ability to clean the floor automatically.KEYWARDS：automatic sweeping machine, singlechip, infrared remote control,automatic move目錄摘要IABSTRACTII1 緒論11.1 概述11.2選題依據(jù)和意義11.3 國外自動掃地機的發(fā)展現(xiàn)狀22 MC9S12DG128單片機簡介42.1前言42.2引腳說明42.3

8、操作模式72.4 本系統(tǒng)中的MC9S12DG128單片機73 系統(tǒng)總體設(shè)計93.1自動掃地機系統(tǒng)組成93.1.1信息采集模塊93.1.2控制模塊93.1.3運動模塊103.1.4 清掃模塊103.2 自動掃地機系統(tǒng)總體設(shè)計103.2.1自動掃地機功能設(shè)計103.2.2自動掃地機硬件框架113.2.3自動掃地機軟件框架123.2.4自動掃地機機械結(jié)構(gòu)133.3電機和電池選型133.3.1電機選型133.3.2電池選型144系統(tǒng)硬件電路和軟件流程164.1機械結(jié)構(gòu)設(shè)計164.1.1自動掃地機本體設(shè)計164.1.2傳感器配置與安裝164.1.3運動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)164.2硬件電路設(shè)計174.2.1硬件

9、電路總體結(jié)構(gòu)174.2.2子板設(shè)計184.2.3時鐘電路設(shè)計184.2.4看門狗電路設(shè)計194.2.5電源模塊設(shè)計194.2.6電機驅(qū)動模塊設(shè)計214.2.7信號采集模塊設(shè)計224.2.8視覺模塊設(shè)計244.2.9遙控模塊設(shè)計254.2.10 LCD顯示模塊設(shè)計264.2.11自動充電系統(tǒng)設(shè)計274.3軟件流程設(shè)計304.3.1主程序流程304.3.2路徑規(guī)劃概述314.3.3自動充電流程334.3.4視覺導(dǎo)引研究335結(jié)束語36參考文獻371 緒論1.1 概述自動掃地機小巧輕便，操作簡單，有很好的實用性，它自帶電源，對工作環(huán)境適應(yīng)性好。它的任務(wù)是清潔房間地面，主要處理地面的灰塵，對大尺寸的物

10、體不進行處理，它對家具和人都是安全的，且具備一定得自我保護能力。自動掃地機系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)一般包括四部分：信息采集模塊、控制模塊、清掃模塊、運動模塊。隨著計算機技術(shù)、人工智能技術(shù)、傳感器技術(shù)、移動機器人技術(shù)的飛速發(fā)展，為自動掃地機的控制模塊的研究和開發(fā)打下堅實的理論與技術(shù)基礎(chǔ)以與美好的未來發(fā)展藍圖；信息采集模塊依賴于傳感器技術(shù)，一般常用的傳感器有：CCD攝像機、紅外測距傳感器、重力傳感器、碰撞傳感器等，采集外部的環(huán)境信息；運動模塊是自動掃地機的本體，一般的結(jié)構(gòu)有：輪式、履帶式、步進式或其他方式，輪式和履帶式適合移動在平整的地面上，步進式適合與條件較差的路面移動；清掃模塊一般有：邊刷、地刷和吸塵器

11、，邊刷和地刷用于強力清掃地板上的吸附物，吸塵器吸取地板上較小的物體。近年來快速發(fā)展、深刻影響著自動掃地機進步的關(guān)鍵技術(shù)有：路徑規(guī)劃技術(shù)、傳感器技術(shù)、吸塵技術(shù)、控制技術(shù)、電源技術(shù)等。1.2選題依據(jù)和意義在人類不斷發(fā)展的文明中，科技扮演的角色越來越重要。尤其在當今世界，科學技術(shù)使人類的生活和思維方式不斷變革，科技產(chǎn)品已深入到人類生活的個個角落。在控制、感知、驅(qū)動、材料等領(lǐng)域不斷進步的技術(shù)背景下，機器人首次出現(xiàn)在制造領(lǐng)域之外的服務(wù)領(lǐng)域，開辟了應(yīng)用機器人的新領(lǐng)域。服務(wù)機器人的出現(xiàn)有著深刻的社會因素，主要有三大原因：（1）、勞動力成本上升；（2）、人類想擺脫枯燥乏味的體力勞動，像清潔、家務(wù)、照顧病人等；

12、（3）、人口的老齡化和社會福利制度的日益完善。服務(wù)機器人有著比較明顯的特征：適合具體的方式、環(huán)境以與任務(wù)過程的一個機器人系統(tǒng)，活動圍廣，非結(jié)構(gòu)環(huán)境下移動性，所以大多數(shù)機器人是移動機器人。自動掃地機是一種能夠自動執(zhí)行房間清掃的家用服務(wù)機器人，集中了機械學、電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)、控制技術(shù)、機器人技術(shù)、人工智能技術(shù)等多學科。開始于20世紀80年代的研究，現(xiàn)在已經(jīng)有多重樣機和產(chǎn)品，并且促進了家庭服務(wù)機器人行業(yè)的發(fā)展，也促進了移動機器人技術(shù)、圖像、語音識別、傳感器等技術(shù)的發(fā)展。許多發(fā)達國家都將其視為機器人研究的新領(lǐng)域給予重視。有關(guān)資料也預(yù)測自動掃地機是未來幾年需求量最大的服務(wù)機器人，特別是日

13、用清潔電器不論在市場上或者是在產(chǎn)品創(chuàng)新上，絕對是所有小家電產(chǎn)品中最活躍的，未來仍有很大的成長空間。1.3國外自動掃地機的發(fā)展現(xiàn)狀工業(yè)大學在此領(lǐng)域的探索工作開始于90年代，前后負責國家863高科技計劃資助項目-高樓壁面清潔爬壁機器人的研究任務(wù)，完美的做完了樣機的研制工作。工業(yè)大學和中文大學聯(lián)合，開發(fā)一種全方位移動自動掃地機，安裝的萬向輪可任意方向移動，開放式控制結(jié)構(gòu)，軟件可移植，硬件可拓展，時時避障功能，增強的自動掃地機的環(huán)境適應(yīng)能力。1999年，大學的機械電子研究所開始只能吸塵機器人的研發(fā)工作。我國首臺低級智能自動掃地機兩年以后成功問世。此類機器人執(zhí)行清掃，第一學習環(huán)境，也即是依靠超聲波傳感器

14、檢測障礙物的距離，而且離墻壁有固定的一段距離，依據(jù)這些角落的清掃信息，計算房間的面積，根據(jù)這些信息計算清潔工作的時間，隨后，基于局部遍歷規(guī)劃與隨機規(guī)劃匯合的方法進行計算最佳的移動清潔路線，打掃工作完成后，也會進行自主充電。“三葉蟲”吸塵機器人是瑞典家電公司伊萊克斯經(jīng)歷12年，向市場推出的世界首臺智能吸塵機器人。它被開啟后，首先會依著墻角進行清掃工作，與此同時對清掃的房間進行掃描獲取房間信息。機器人工作時，主要應(yīng)用的是隨機規(guī)劃模式，也就是工作中會使用超聲波傳感器探測行進方向前方的障礙物，當探測到有障礙物時會自動選擇躲避障礙物，然會自主選擇新的清掃路徑。工作過程中電量不足時，它會停止工作移動到充電

15、器進行自動充電，充電完畢后，會返回到原來中斷的清掃地點繼續(xù)清掃工作。為了避免機器人跑到危險的區(qū)域，一般用磁條來限制機器人的移動空間，保護機器人上的安全?！癛oomba”是美國iRobot公司研發(fā)的家庭自動掃地機?！癛oomba”可以運行三種模式：S模式，清掃大約34平方米，工作20分鐘；M模式，清掃大約67平方米，工作30分鐘；L模式，清掃大約8平方米以上，工作40分鐘。在設(shè)置清掃模式之后，“Roomba”會執(zhí)行螺旋清掃路線，通過碰撞探測障礙物。當碰撞障礙物后，會順著障礙物前行，移動一定距離后，會自動轉(zhuǎn)動90度，并不斷重復(fù)上面的過程。這樣循環(huán)的進行，一直到清潔完成，然后停止工作。通過“虛擬墻”

16、設(shè)置一個對機器人有阻隔作用的墻壁，控制機器人的活動空間?！癛oomba”的環(huán)境適應(yīng)性比較強，能夠在家具的縫隙間自由移動，動作靈巧快捷?！癛oomba”的最大特點是吸塵構(gòu)造，不但有真空吸口，還有底部的旋轉(zhuǎn)滾刷以與側(cè)部的旋轉(zhuǎn)毛刷，這些都強化了清潔去污能力，補償了洗塵功率的不足。另外，還能夠檢測污垢情況，進行多次的清掃工作。2003年5月日本的日立公司亮相的智能真空機器人，其身長直徑25cm，身高13cm，總重4kg，是世界上當時最小的吸塵機器人。移動最快速度是40cm/s，清掃面積是10平方米，大約耗時10分鐘，障礙物假定是3個，通過遙控器或機身進行操作。吸塵機器人裝有CCD相機，可以經(jīng)過手機連接

17、家用電腦查看房間清潔情況。清掃工作結(jié)束后，自動回到“充電/垃圾回收站”，補充能量并處理垃圾。在機身下部，裝有移動伸縮的自由洗塵口，可深處5cm左右，當移動到一些角落或者狹窄區(qū)域時，可最大化清潔地面，不留任何死角。國Samsung公布的一種交新型吸塵機器人使用交新型3D地圖影射技術(shù)定位自身位置，操作者能夠連接任意電腦互聯(lián)網(wǎng)計算機操作自己的自動掃地機。機器人頂部安裝有攝像裝置用于時時檢查家庭清潔狀態(tài)。VC-RP30W配置有自動充電設(shè)備，機器人清掃過程中電壓不足時會自我檢測到，與時的進行充電，結(jié)束充電后，會繼續(xù)進行前面的清掃工作。整個清掃工作結(jié)束后，該機器人會釋放負離子，凈化空氣，充當空氣清新機的功

18、能。2 MC9S12DG128單片機簡介2.1前言本系統(tǒng)采用Freescale HCS12系列的MC9S12DG128單片機作為核心控制芯片。MC9S12DG128是一個以16位中央處理器為核心的16位單片機，128K的字節(jié)的Flash EEPROM存儲器，8K字節(jié)的RAM，2K字節(jié)的EEPROM，兩個異步串行通信接口（SCI），兩個串行外圍接口（SPI），兩個8通道模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC），1個8通道脈寬調(diào)制模塊，兩個兼容CAN2.0A/B協(xié)議的控制器，1個Byteflight模塊和部集成電路總線。2.2引腳說明圖2-1 MC9S12DG128單片機112引腳圖 MC9S12DG128單片機

19、有80引腳和112引腳兩種封裝形式，本系統(tǒng)采用112引腳，其引腳圖如圖2-1。EXTAL，XTAL：振蕩器引腳，晶振電路或外部時鐘引腳。EXTAL、XTAL分別是振蕩器的輸入和輸出引腳。RESET：外部復(fù)位引腳，高電平有效，為雙向控制信號。當輸入高電平有效時，將單片機初始化成默認狀態(tài)；單片機部功能引起復(fù)位時，可作為輸出信號。TEST：測試引腳，僅有輸入功能，專為測試預(yù)留。測試引腳在所有應(yīng)用中必須和VSS連一起用。PA7-0/ADDR15-8/DATA15-8：通用輸入引腳；在單片機擴展操作模式中，這些引腳可作為數(shù)據(jù)總線。PB7-0/ADDR7-0/DATA7-0：通用輸入引腳；在單片機擴展操作

20、模式中，這些引腳可作為數(shù)據(jù)總線。PH7-4/KWH7-4：通用輸入或輸出引腳；可以配置為中斷輸入信號，該中斷使單片機退出停止或等待模式。PH3/KWH3/ ：通用輸入或輸出引腳；可以配置為中斷輸入信號，該中斷使單片機退出停止或等待模式；同時也可以配置為SPI1的從選擇端。PH2/KWH2/SCK1：通用輸入或輸出引腳；可以配置為中斷輸入信號，該中斷使單片機退出停止或等待模式；同時也可以配置為SPI1的時鐘引腳SCK。PH1/KWH1/MOSI1：通用輸入或輸出引腳；可以配置為中斷輸入信號，該中斷使單片機退出停止或等待模式；同時也可以配置為SPI1的主模式的輸出（MO）引腳，或者從模式的輸入（S

21、I）引腳，即配置為MOSI。PH0/KWH0/MISO1：通用輸入或輸出引腳；可以配置為中斷輸入信號，該中斷使單片機退出停止或等待模式；同時也可以配置為SPI1的主模式的輸入（MI）引腳，或者從模式的輸出（SO）引腳，即配置為MISO。PJ7/KWJ7/TXCAN4/SCL/TXCAN0：通用輸入或輸出引腳；可以配置為中斷輸入信號，該中斷使單片機退出停止或等待模式；同時也可以配置為CAN0或CAN4的數(shù)據(jù)接收引腳；還可以配置為C模塊的串行時鐘引腳SCL。PJ6/KWJ6/RXCAN4/SDA/RXCAN0：通用輸入或輸出引腳；可以配置為中斷輸入信號，該中斷使單片機退出停止或等待模式；同時也可以

22、配置為CAN0或CAN4的數(shù)據(jù)接收引腳；還可以配置為C模塊的串行數(shù)據(jù)引腳SDA。PK5-0/XADDR19-14：通用輸入或輸出引腳；在單片機擴展操作模式中，當配置單片機擴展操作模式時，這些引腳作為外部總線提供擴展地址XADDR19-14。PM7/BF_PSLM/TXCAN4：通用輸入或輸出引腳；可以配置為Byteflight模塊的BF_PSLM信號，也可以配置為CAN4的數(shù)據(jù)發(fā)送引腳。PM6/BF_PERR/RXCAN4：通用輸入或輸出引腳；可以配置為Byteflight模塊的BF_PERR信號，表示通信息格式錯誤或者非法脈沖信號；也可以配置為CAN4的數(shù)據(jù)接收引腳。PM5/BF_PROK/

23、TXCAN0/TXCAN4/SCK0：通用輸入或輸出引腳；可以配置為Byteflight模塊的BF_PROK信號，接收數(shù)據(jù)正確，該引腳輸出脈沖信號；也可以配置為CAN4或CAN0的數(shù)據(jù)發(fā)送引腳；還可以配置為SPI0的串行時鐘信號SCK0。PM4/BF_PSYN/RXCAN0/RXCAN4/MOSI0：通用輸入或輸出引腳；可以配置為Byteflight模塊的BF_PSYN信號，也可以配置為CAN4或CAN0的數(shù)據(jù)接收引腳；還可以配置為SPI0的主模式的輸出引腳，或者從模式的輸入引腳，即配置為MOSI。PM3/TX_BF/TXCAN1/TXCAN0/：通用輸入或輸出引腳；可以配置為Byteflig

24、ht模塊的TX_BF信號，即數(shù)據(jù)發(fā)送引腳；也可以配置為CAN1或CAN0的數(shù)據(jù)發(fā)送引腳；還可以配置為SPI0的從模式選擇引腳。PM2/RX_BF/RXCAN1/RXCAN0/MISO0：通用輸入或輸出引腳；可以配置為Byteflight模塊的RX_BF信號，即數(shù)據(jù)接收引腳；也可以配置為CAN1或CAN0的數(shù)據(jù)接收引腳；還可以配置為SPI0的主模式的輸入引腳，或者從模式的輸出引腳，即配置為MISO。PM1/TXCAN0/TXB：通用輸入或輸出引腳；也可以作為CAN0的發(fā)送引腳；也可以作為BDLC的傳輸引腳TXB。PM0/RXCAN0/RXB：通用輸入或輸出引腳；也可以作為CAN0的接收引腳；也可

25、以作為BDLC的接收引腳RXB。PP7-4/KWP7-4/PWM7-4：通用輸入或輸出引腳；可用于產(chǎn)生一個使單片機退出停止或等待模式的中斷；也可以作為PWM的74通道的輸出。PP3/KWP3/PWM3/SS1：通用輸入或輸出引腳；可用于產(chǎn)生一個使單片機退出停止或等待模式的中斷；也可以作為PWM的3通道的輸出。同時也可以配置為SPI1的從選擇端 。PP2/KWP2/PWM2/SCK1：通用輸入或輸出引腳；可用于產(chǎn)生一個使單片機退出停止或等待模式的中斷；也可以作為PWM的2通道的輸出。同時也可以配置為SPI1的時鐘引腳SCK1。PP1/KWP1/PWM1/MOSI1：通用輸入或輸出引腳；可用于產(chǎn)生

26、一個使單片機退出停止或等待模式的中斷；也可以作為PWM的1通道的輸出；還可以配置為SPI1的主模式的輸出（MO）引腳，或者從模式的輸入（SI）引腳，即配置為MOSI。PP0/KWP0/PWM0/MISO1：通用輸入或輸出引腳；可用于產(chǎn)生一個使單片機退出停止或等待模式的中斷；也可以作為PWM的0通道的輸出；還可以配置為SPI1的主模式的輸入（SI）引腳，或者從模式的輸出（MO）引腳，即配置為MISO。PS7/ ：通用輸入或輸出引腳；可以配置為SPI0的從選擇端。PS6/SCK0：通用輸入或輸出引腳；以配置為SPI0的時鐘引腳SCK。PS5/MOSI0：通用輸入或輸出引腳；可以配置為SPI0的主模

27、式的輸出（MO）引腳，或者從模式的輸入（SI）引腳，即配置為MOSI。PS4/MISO0：通用輸入或輸出引腳；可以配置為SPI0的主模式的輸入（SI）引腳，或者從模式的輸出（MO）引腳，即配置為MOSI。PS3/TXD1：通用輸入或輸出引腳；可作為串行通信接口1的發(fā)送引腳。PS2/RXD1：通用輸入或輸出引腳；可作為串行通信接口1的接收引腳。PS1/TXD0：通用輸入或輸出引腳；可作為串行通信接口0的發(fā)送引腳。PS0/RXD0：通用輸入或輸出引腳；可作為串行通信接口0的接收引腳。2.3 操作模式MC9S12DG128有八種操作模式。在復(fù)位信號的上升沿，MODC，MODB，和MODA引腳上的數(shù)據(jù)

28、鎖進MODE寄存器的相應(yīng)位，用來決定操作模式，如表2-1所列。MODE寄存器的MODC，MODB，和MODA位在運行期間指示當前操作模式。在復(fù)位信號的上升沿，ROMCTL引腳數(shù)據(jù)鎖存，送入MISC寄存器中的ROMON位，ROMON位決定部Flash在存映像中是否可見。ROMON=1說明Flash在存映像中可見。表2-1 操作模式選擇BKGD=MODCPE6=MODBPE5=MODAPK7=ROMCTLROMONBIT模式簡介000-1特殊單片模式，BDM有效00101仿真擴展窄模式，BDM有效10010-0特殊測試模式，BDM有效01101仿真擴展寬模式，BDM有效10100-1普通單片模式，

29、BDM有效10100普通擴展窄模式，BDM有效11110-1特殊設(shè)備模式，BDM有效；但是如果進行總線操作，講引起總線沖突，所以一定不能使用總線11100普通擴展寬模式112.4 本系統(tǒng)中的MC9S12DG128單片機 MC9S12DG128有8路PWM輸出，本系統(tǒng)利用PWM輸出來控制兩輪轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)差速控制；豐富的數(shù)字I/O口可以接碰撞傳感器、紅外避障傳感器等，可編程的上升沿或下降沿觸發(fā)可用來檢測樓梯，另外它的定時器功能可以精確進行定時中斷，為自動掃地機提供精確周期來完成采集信號、決策、行走等。 本系統(tǒng)涉與的MC9S12DG128MPV的I/O口包括PA，PB，PK，PM，PS，PH，PWM口

30、，其中PWM口用于電機控制，PA和PB口分別作為攝像頭和LCD的數(shù)據(jù)傳輸線，PK和PM作為數(shù)字I/O口接收數(shù)字傳感器的返回值，PS口復(fù)用了串行通信設(shè)備接口的功能，在本設(shè)計中用作無線串行接口，PH口復(fù)用了中斷功能，用作檢測樓梯傳感器返回值的接口。3 系統(tǒng)總體設(shè)計3.1自動掃地機系統(tǒng)組成信息采集模塊控制模塊運動模塊清掃模塊圖3-1 自動掃地機系統(tǒng)典型組成示意圖自動掃地機需要完成的任務(wù)是能夠在房間中自動清潔地面。工作時，利用各種傳感器測得環(huán)境信息，并做出決策，實現(xiàn)邊行走邊打掃，完成預(yù)定的任務(wù)。典型的自動掃地機主要由以下幾個模塊組成： (1)信息采集模塊 (2)控制模塊 (3)運動模塊 (4)清掃模塊

31、這四個部分構(gòu)成了完整的自動掃地機系統(tǒng)，如圖3-1所示。信息采集模塊返回當前自動掃地機的位置信息，如是否碰到障礙物、是否遇到樓梯等，然后把這些信息送給控制模塊進行決策，控制運動模塊，使機器人轉(zhuǎn)彎或者后退等，在機器人運動的同時讓清掃模塊進行清掃，完成打掃地面的任務(wù)。3.1.1信息采集模塊 自動掃地機在工作時需要實時檢測自身狀態(tài)信息和收集外界環(huán)境信息，以控制自身狀態(tài)，進行路徑規(guī)劃，同時判斷電池電量是否不足并自動充電等。 根據(jù)自動掃地機的工作需要，自動掃地機傳感器的選擇有以下要求：質(zhì)量輕、體積小、安裝方便可靠；精度好；穩(wěn)定性好、可靠性高；抗干擾能力強；經(jīng)濟性好。3.1.2控制模塊 這個模塊是整個系統(tǒng)的

32、核心所在，相當于人的“大腦”?？刂颇K接收信息采集模塊傳送過來的環(huán)境信息，進行相應(yīng)的分析判斷，做出最佳的決策，再將做出的運動決策傳送給運動模塊，保證機器人執(zhí)行相應(yīng)的動作。本設(shè)計的控制模塊是16位的MC9S12DG128單片機，隨著功能和要求的提高，并逐漸向32位處理器發(fā)展。3.1.3運動模塊 這個模塊是機器人運動的核心部分，其性能直接關(guān)系到整個機器人的運動能力。它的功能就是根據(jù)控制模塊的指令，使機器人的執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)相應(yīng)的動作，這個模塊設(shè)計的關(guān)鍵在于控制電機的硬件電路設(shè)計和控制方法的設(shè)計。3.1.4 清掃模塊 清掃模塊的功能是在自動掃地機行走的同時完成清掃的工作，一般只需完成吸塵功能，這時需要設(shè)

33、計一個小型吸塵器裝在機器人上，也有一些自動掃地機設(shè)計成既可吸塵又可擦地，需要擦地時可在機器人底部放上棉布。3.2 自動掃地機系統(tǒng)總體設(shè)計3.2.1自動掃地機功能設(shè)計 本文要研制一臺結(jié)構(gòu)小巧靈活，便于操作，能夠自動避障且路徑規(guī)劃智能度較高的自動掃地機。除了一般自動掃地機系統(tǒng)的典型組成部分之外，還要有良好的人機接口，如紅外遙控、LCD顯示等。詳細的功能如下： (1)自動避障 自動掃地機的任務(wù)是在室清潔地面，房間的環(huán)境信息對于機器人是未知的，在自動掃地機移動的過程中可能會碰撞到諸如家具、寵物之類的物體，這時自動掃地機需要感知前面碰撞到了物體；當自動掃地機被卡在了一個小空間時它要來回移動找到出口，這時

34、它需要感知前后左右各方面的碰撞信息?；诖祟惪紤]，本文設(shè)計的自動掃地機采用4個碰撞傳感器，分別安裝在機器人的左前、左后、右前、右后方。 (2)全區(qū)域遍歷清潔 這是自動掃地機最核心最重要的功能，全區(qū)域遍歷時間越少覆蓋率越高越好，目前常見的幾種全區(qū)域遍歷方法有：“井”字形遍歷法、螺旋遍歷法、外螺旋遍歷法、隨機遍歷法。本文采用改進的“井”字形遍歷法，采用紅外測距傳感器，分別裝在機器人的右前、右后、正前方。 (3)樓梯檢測 自動掃地機可以檢測樓梯或者自身正處于高處，進行相應(yīng)的后退或者轉(zhuǎn)彎，以免跌落損壞。本文采用紅外避障傳感器，分別裝在兩個輪子的前方，向下檢測距離，如果比預(yù)定的距離大則認為己處在樓梯邊沿

35、，進行后退。 (4)自動充電 自動掃地機采用電池作為系統(tǒng)電源，如果打掃的房間過大，在打掃過程中可能電池欠壓，這時它需要自己找到充電器進行充電。首先，它要判斷電池是否欠壓，如果是則關(guān)掉微型吸塵器，節(jié)約電量，然后根據(jù)自動尋找充電器的流程找到充電器。本文采用HT7033作為電壓檢測傳感器，兩個一體化紅外接收頭來尋找充電器。 (5)遠程遙控 自動掃地機可以自主清潔，如果對它的清潔效果不滿意，還可以利用遠程遙控，讓它著重在某一處進行打掃。 (6)自身狀態(tài)顯示 自動掃地機在打掃或者充電時，可以把自身狀態(tài)顯示在LCD上，良好的界面可以更方便使用。 (7)視覺處理接口 方便研究機器視覺在自動掃地機中的應(yīng)用。

36、(8)移動靈活，結(jié)構(gòu)小巧 自動掃地機需要鉆到家具下面打掃，這就要求機器人的高度不能太高，有時機器人需要原地轉(zhuǎn)圈，這就要求它的機械結(jié)構(gòu)要靈活。本文采用兩輪差速控制，前后各裝一個萬向輪支撐，可以達到原地轉(zhuǎn)彎的要求。3.2.2自動掃地機硬件框架圖3-2本設(shè)計中清潔機器人的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 根據(jù)系統(tǒng)功能要求，本設(shè)計中的系統(tǒng)硬件主要由以下幾個部分組成：控制模塊、運動模塊、清掃模塊、信息采集模塊、紅外遙控模塊和LCD顯示模塊，如圖3-2所示。 (1)信息采集模塊：包括碰撞傳感器、紅外接收頭、紅外避障傳感器、視覺傳感器，根據(jù)這些信息，自動掃地機進行路徑規(guī)劃和自動充電。 (2)紅外遙控模塊：通過電腦給自動掃地機發(fā)送指

37、令，機器人通過無線接收模塊接收信息，根據(jù)信息采取相應(yīng)行動。(3)運動模塊：采用MC33886作為電機驅(qū)動芯片，根據(jù)主芯片發(fā)出的PWM信號的占空比對控制電機進行調(diào)速。 (4)LCD顯示模塊：采用SYB12864K-ZK液晶顯示，與時反饋自動掃地機的當前狀態(tài)。 (5)清潔模塊：通過安裝微型吸塵器，完成吸塵功能，在電池電量低的時候關(guān)閉此微型吸塵器。 (6)控制模塊：負責分析各種傳感器返回的信息并對運動模塊做出決策。3.2.3自動掃地機軟件框架初始化數(shù)據(jù)尋找充電器遍歷清掃充電完畢開始是否有電結(jié)束圖3-3本設(shè)計中自動掃地機的軟件框圖否是自動掃地機開始工作后，通過撥碼開關(guān)選擇人工遙控或者自主清掃，如果是自

38、主清掃則首先檢查電池是否電量低，若電池電量低則運行自動充電程序，完成充電后，開始按照一定的路徑規(guī)劃方法進行清掃，工作過程中液晶顯示當前機器人的工作狀態(tài)。檢測到樓梯是一個緊急情況，需要與時響應(yīng)，因此采用中斷服務(wù)子程序，在子程序中使機器人后退并轉(zhuǎn)彎。整個系統(tǒng)軟件框架如圖3-3所示，其中遍歷清掃包括了全區(qū)域路徑覆蓋、自動避障和運動控制幾個部分。3.2.4自動掃地機機械結(jié)構(gòu)側(cè)面四個紅外測距傳感器下面兩個紅外測距傳感器，檢測樓梯兩個輪子側(cè)面四個碰撞傳感器兩個紅外接收頭圖3-4清潔機器人機械結(jié)構(gòu)圖為了使機器人轉(zhuǎn)彎更靈活，選擇使用圓形底盤，如圖3-4所示，兩個驅(qū)動輪位于機器人的中間部位，以達到零轉(zhuǎn)彎半徑，即

39、原地轉(zhuǎn)彎。根據(jù)系統(tǒng)功能設(shè)計，四個碰撞傳感器分別放在機器人的左前、左后、右前、右后方，兩個向下測距的紅外傳感器放在輪子的前方用來檢測樓梯，側(cè)面的四個紅外測距傳感器用來路徑規(guī)劃，而兩個紅外接收頭放在機器人的正前方，二者中間有一個擋板，這兩個接收頭用來尋找充電器。3.3電機和電池選型3.3.1電機選型 一般微電機有直流電機和步進電機兩種選擇，步進電機和直流電機的主要區(qū)別在于它們的驅(qū)動方式。步進電機是以步階方式分段移動，直流電機通常則采用連續(xù)移動的模擬控制方式。由于步進電機采用步階移動，所以特別適合絕對尋址應(yīng)用，目前市場上常見的步進電機己能提供每一步1.8°或0.9°的精確移動能力

40、。步進電機采用直接控制方式，它的主要命令和控制變量都是步階位置；而直流電機則是以電機電壓做為控制變量，以位置或速度做為命令變量。直流電機需要反饋控制系統(tǒng)，它會以間接方式控制電機位置，步進電機系統(tǒng)多半則是以開環(huán)方式進行操作。直流電機結(jié)構(gòu)較步進電機復(fù)雜，但調(diào)速性能優(yōu)良，調(diào)速方便、平滑圍廣。本系統(tǒng)采用Faulhaber的2342系列有刷直流電機，型號為2342-012CR，額定電壓是12V，減速比為1：64。電機的詳細參數(shù)見表3-1。表3-1 電機參數(shù)1輸出功率W172額定電壓V123空載轉(zhuǎn)速rpm81004堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩mNm805轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩斜率rpm/mNm1016空載電流mA757堵轉(zhuǎn)電流A1.48

41、電樞電阻1.99最大效率%8010轉(zhuǎn)矩常數(shù)mNm/A13.411速度常數(shù)rpm/V71312機械時間常數(shù)ms613轉(zhuǎn)子慣量gcm25.714轉(zhuǎn)子電感uH6515熱阻K/W3/153.3.2電池選型 電池的選擇是自動掃地機設(shè)計的一個很重要的容，本系統(tǒng)的兩個驅(qū)動電機和微型吸塵器需同時工作，另外還要給控制系統(tǒng)供電，但受到機器人的尺寸限制，電源的體積不能太大。因此在選擇電池時，對容量、效能與體積等諸方面因素應(yīng)綜合考慮。 常見的充電電池有鎳氫電池、鎳鎬電池、鏗電池電池和電瓶。鎳福電池是較早出現(xiàn)的一種可充電電池，單體電壓為1.2V，常見的有7號(AAA型)、5號(AA型)、1號、2號以與工業(yè)專用型號，優(yōu)點

42、是自放電率較鎳氫電池低、阻小、價格相對便宜；缺點是容易產(chǎn)生記憶效應(yīng)。電池容量方面以使用最廣泛的5號(AA型)電池為例，單節(jié)電池的容量可以做到500mAh-850mAh，主流為600-700mAh的產(chǎn)品。 鎳氫電池是一種新型的高容量可充電電池，性能優(yōu)于鎳福電池，鎳氫電池的單體電壓1.2V，常見型號與鎳福電池一樣。優(yōu)點是單體電池容量大、阻低、基本沒有記憶效應(yīng)；缺點是自放電率較高。電池容量方面同樣以使用最廣泛的5號(AA型)電池為例，單節(jié)電池的容量可達1000-1300mAh。 可充電的聚合物鏗離子電池是目前比較先進的電池，它具有能量密度高的特性，使鏗電池具備重量輕、體積小、容量大、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點

43、，單體電池容量為2.2Ah，單體電池電壓一般為3.7V。電瓶常見的有鉛酸電瓶和免維護電瓶，主要用在需要大容量電池的場合，不過一般電瓶體積比較大。 經(jīng)過綜合考慮，本設(shè)計采用鏗電池，通過3串2并的方式組合成電池組，電壓圍在9V-12.6V，容量為4.4Ah。4系統(tǒng)硬件電路和軟件流程4.1機械結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1.1自動掃地機本體設(shè)計 機器人本體的良好設(shè)計是實現(xiàn)其他各功能模塊的基礎(chǔ)。最常被采用的車體外形是圓形車體，具有運動靈活，控制簡單的優(yōu)點，因此本文設(shè)計的自動掃地機采用圓形車體。 機器人在地面上移動的方式通常有三種：輪式、履帶式和步行式。本設(shè)計中自動掃地機只需在室打掃，工作環(huán)境較好，所以采用輪式移動方式

44、。 輪式移動機器人的輪系一般有三輪、四輪和六輪等，由于四輪結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性好，承載能力較大，在本設(shè)計中采用四輪結(jié)構(gòu)，左右兩個輪子是驅(qū)動輪，前后兩個萬向輪起支撐作用，在機器人的左、右輪上分別裝上兩個獨立的驅(qū)動電機，通過控制左右輪的速度差來實現(xiàn)車體的轉(zhuǎn)向，控制簡單，易于實現(xiàn)，可以方便地實現(xiàn)吸塵機器人的前進、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、后退，以與調(diào)頭等功能，并且自動掃地機可以實現(xiàn)零轉(zhuǎn)彎半徑(即原地旋轉(zhuǎn))。4.1.2傳感器配置與安裝紅外避障傳感器、碰撞傳感器等需要安裝在底盤上，且需要安裝在合適的位置并牢固可靠。碰撞傳感器安裝在車體四周，它本身有兩個安裝孔，不需要額外的撐架，可直接用螺絲進行固定。紅外避障傳感器直徑為18m

45、m長45mm左右，外面旋鈕直徑26mm左右，通過上面的兩個大旋轉(zhuǎn)扣來固定該傳感器，因此需要自制一個零件使其可以夾在上面，本系統(tǒng)設(shè)計了一個L形配件把紅外避障傳感器固定在機器人底盤上，配件的一面固定該紅外避障傳感器，另一面通過兩個螺絲將該配件固定到底盤上。4.1.3運動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)選用Faulhaber的有刷直流電機作為驅(qū)動元件，將電機安裝在機器人底盤下面。該電機直徑30mm，長度85mm，出軸直徑6mm，出軸長度35mm，出軸周圍有三個直徑3mm的安裝孔。通過設(shè)計一個L型配件進行安裝，側(cè)面用于固定電機，底面固定在底盤上。驅(qū)動輪需要固定在電機軸上，電機出軸直徑6mm，軸上有兩個垂直的橫截面，

46、可以把輪子固定在上面，輪子直徑60mm，側(cè)面凸出部分上面有安裝孔，可以把輪子固定在電機軸上。4.2硬件電路設(shè)計4.2.1硬件電路總體結(jié)構(gòu)圖4-1 清潔機器人總體設(shè)計框圖根據(jù)自動掃地機功能要求，自動掃地機系統(tǒng)硬件總體設(shè)計框圖如圖4-1所示。其中，信號輸入部分主要包括信息采集模塊(碰撞傳感器、測距傳感器、攝像頭、紅外接收頭)、無線串行接口(紅外遙控接收模塊)、電壓檢測芯片。信息采集模塊要實現(xiàn)全區(qū)域路徑規(guī)劃、防止跌落和尋找充電器，其中防止跌落檢測是用來防止機器人從臺階或者高處跌落，對實時性要求比較高，需要占用外部中斷端口。其它信號采用普通I/O口接收，采用定時查詢方式進行信號處理即可。另外為了方便使

47、用，還擴展了紅外遙控模塊，可以手動控制機器人的行走。 單片機根據(jù)所有的輸入信號，對微型吸塵器、驅(qū)動電機、液晶顯示進行控制，對微型吸塵器的控制信號來自單片機的普通I/O口，用三極管放大后再對微型吸塵器進行開關(guān)控制。電機需要特定的驅(qū)動芯片，單片機產(chǎn)生PWM波通過驅(qū)動芯片來對電機進行驅(qū)動與控制。為了創(chuàng)建友好的人機界面，還需要擴展顯示模塊和一些狀態(tài)指示燈，方便了解機器人的運行狀況，其中LCD采用并行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞健?機器人工作時，首先根據(jù)電壓檢測芯片的返回值判斷電池是否欠壓，如果欠壓則利用兩個紅外接收頭尋找充電器并進行充電，充好電后開始按照一定的路徑規(guī)劃方法進行清掃，其中行走機構(gòu)采用閉環(huán)控制。四個碰撞

48、傳感器用來實時避障，當機器人任何一個方向碰到物體時反饋信息給單片機，以做出避障決策，紅外測距傳感器用來路徑規(guī)劃，液晶在機器人工作時顯示機器人的狀態(tài)。4.2.2子板設(shè)計MC9S12DG128單片機為整個控制系統(tǒng)核心。為了便于調(diào)試和功能擴展，單片機的最小系統(tǒng)做成獨立的子板，其他模塊制成一塊電路板作為母板，子板通過插針、插座與母板連接。子板由以下幾個模塊構(gòu)成：電源部分，負責提供穩(wěn)定的5V電源；晶振電路，為系統(tǒng)提供時鐘；看門狗電路，實時監(jiān)測掃地機運行狀態(tài)，并設(shè)置手動復(fù)位按鈕；LED狀態(tài)顯示，調(diào)試子板時下載跑馬燈程序用。4.2.3時鐘電路設(shè)計圖4-2有源晶振連接電路 時鐘電路在單片機系統(tǒng)硬件設(shè)計中往往是

49、一個關(guān)鍵的部分，由于晶振的工作頻率很高，設(shè)計不當就很有可能使其工作時的產(chǎn)生的高頻信號對其他電路造成干擾，尤其是對模擬部分如AD轉(zhuǎn)換輸入信號的干擾；若晶振工作不正常，則會導(dǎo)致整個單片機系統(tǒng)無法運行。MC9S12系列單片機的時鐘輸入接口在其46(EXTAL)和47(XTAL)引腳上(112引腳封裝)，通常是接一個16M的晶振體。晶振和單片機引腳之間的連線盡量要短，這樣可以保證其工作的穩(wěn)定性和避免晶振的高頻信號過多的干擾周圍線路。晶振的下方和周圍盡量不要走線，尤其是對信號質(zhì)量要求高的器件的線路。晶振的周圍和下面盡量用地線包圍和覆蓋，將晶振的噪聲阻擋起來，也防止其他干擾信號進來。與無源晶振相比，有源晶

50、振不需要單片機部起振電路，信號質(zhì)量好，比較穩(wěn)定，而且連接方式相對簡單(通常使用一個電容和電感構(gòu)成的PI型濾波網(wǎng)絡(luò)，輸出端用一個小阻值的電阻過濾信號即可)，不需要復(fù)雜的配置電路，本系統(tǒng)選用了16MHZ的有源晶振，封裝選用標貼的，體積與無源晶振相當，具體實現(xiàn)電路如圖4-2所示。另外根據(jù)時鐘模式選擇要求將PE7引腳進行下拉。4.2.4看門狗電路設(shè)計圖4-3 看門狗接口電路單片機系統(tǒng)在工作時，由于干擾等各種因素的影響，有可能出現(xiàn)死機現(xiàn)象導(dǎo)致單片機系統(tǒng)無常工作，為了克服這一現(xiàn)象，除了充分利用單片機本身的看門狗定時器外，還需外加看門狗電路。IMP813L是一體積小、功耗低、性價比高的帶看門狗和電源監(jiān)控功能

51、的復(fù)位芯片；它使用簡單、方便，它所提供的復(fù)位信號為高電平，因而是應(yīng)用于復(fù)位信號為高電平場合的單片機系統(tǒng)的理想芯片。IMP813L的典型應(yīng)用電路如圖4-3所示。4.2.5電源模塊設(shè)計機器人系統(tǒng)要穩(wěn)定工作必須有強健的電源供給作為保障，強大的電源可以使系統(tǒng)在各種環(huán)境下長時間穩(wěn)定的工作，因此電源管理是整個系統(tǒng)可靠運行的基礎(chǔ)。本系統(tǒng)中采用了電源隔離變換模塊，將系統(tǒng)電源分為功率和信號兩部分隔離輸出，即單片機最小系統(tǒng)、各傳感器接口、LCD模塊、無線串行模塊的電源由信號電源供應(yīng)；電機驅(qū)動、電壓檢測芯片、微型吸塵器的電源由功率電源供應(yīng)。圖4-4 5V電源模塊電源模塊需要向系統(tǒng)的其它各模塊提供三種電壓的電源供給，

52、分別是12V，5V和3.3V，其中12V電源直接來自于電池組，負責驅(qū)動直流電機和微型吸塵器工作，電壓檢測芯片直接檢測總電源電壓，如果低于10V則輸出一個跳變信號給單片機，12V通過LM2576轉(zhuǎn)換成5V，給MC33886的FS和D2引腳供電，功率部分對應(yīng)的地是功率地。隔離5V負責給各種傳感器、LCD等供電，3.3V電源負責給隔離PWM模塊供電，這些控制部分的地是數(shù)字地。圖4-5 3.3V電源系統(tǒng)選用的電源芯片LM1117-330以與LM2576是兩款表現(xiàn)出色的電源芯片，具有較寬的輸入電壓圍、穩(wěn)定的輸出電流以與較小的發(fā)熱量，能夠很好的勝任本系統(tǒng)電源方案。5V電源模塊主要負責為單片機、傳感器模塊、

53、LCD、攝像頭提供穩(wěn)定的電源，是電源系統(tǒng)中最重要的部分。系統(tǒng)中選用的LM2576芯片是一款在很多單片機系統(tǒng)中廣泛使用的性能優(yōu)秀的開關(guān)電源芯片，其輸入電壓最大可達45V，輸出電流可以達到3A，工作溫度圍為-40到125。5V電源模塊的原理圖如圖4-4所示，其連接方法使用了LM2576使用手冊中的典型接法，3.3V電源模塊原理圖如圖4-5所示。4.2.6電機驅(qū)動模塊設(shè)計 電機驅(qū)動模塊為自動掃地機的行駛提供動力，機器人啟動、行駛和剎車時電機都會需要較大的驅(qū)動電流，該模塊必須能夠提供足夠的電流并保證發(fā)熱量不會太大。本系統(tǒng)選用了飛思卡爾公司的H橋驅(qū)動芯片MC33886，該芯片采用20引腳貼片封裝，驅(qū)動電

54、壓圍可以從5V到40V，最大輸出電流可達到6A。圖4-6 MC33886應(yīng)用示意圖該芯片包含部控制邏輯、電荷泵、門驅(qū)動和低阻輸出，可用頻率最高可達l0KHz的PWM波調(diào)節(jié)輸出電壓，帶有欠壓、過流、過溫自動保護功能，在輸入壓降過大、輸出電流過大或芯片溫度過高時能夠自動切斷輸出，以保護電路不被損壞。芯片的FS引腳是錯誤狀態(tài)標志信號，當芯片由于上述三種錯誤狀態(tài)中的某種發(fā)生時該信號將變低，表示芯片進入了保護狀態(tài)。此時，如果是欠壓狀態(tài)，當欠壓狀況消除后芯片會自動恢復(fù)輸出，而如果是過流或過溫狀態(tài)，則需要通過單片機向MC33886芯片的Dl和D2引腳發(fā)送復(fù)位信號來恢復(fù)33886的輸出。MC33886的應(yīng)用示

55、意圖如圖4-6所示。本系統(tǒng)采用兩輪差速控制，因此需要控制兩個電機，系統(tǒng)使用了四片MC33886，兩兩并聯(lián)來提高電流驅(qū)動能力并減小單片MC33886的發(fā)熱。在具體的使用中，單片機的PWMO和PWM2口輸出PWM波到控制左輪的MC33886，PWM4和PWM6口輸出PWM波到控制右輪的MC33886，并使用PWM1，PWM3，PWM5作為備份，以增加可靠性。為了將控制部分和功率部分隔離開，所有的PWM信號都通過6N137進行了隔圖4-7 隔離PWM信號離，隔離后的信號再送給MC33886，如圖4-7所示，負責驅(qū)動左輪的兩個MC33886并圖4-8 左輪電機驅(qū)動原理圖聯(lián)電路原理圖如圖4-8所示。4.

56、2.7信號采集模塊設(shè)計 自動掃地機必須知道自身位置，在特定位置或區(qū)域進行特定的動作，完成對房間的吸塵任務(wù)。它需要通過傳感器進行障礙檢測，并將障礙物信息傳送給單片機，進行決策，最終完成全區(qū)域路徑覆。障礙探測是指由各種傳感器組成的傳感器陣列對周圍未知環(huán)境進行探測。整個傳感器陣列就像是自動掃地機的“眼睛”，收集周圍未知環(huán)境的某些信息。自動掃地機中的傳感器數(shù)量比較多，相關(guān)的有用于環(huán)境感知的傳感器、自身定位傳感器，種類繁多，將這些傳感器的信息有效融合是一個重要問題。 綜合考慮各傳感器的優(yōu)缺點和本系統(tǒng)的功能設(shè)計后，本系統(tǒng)選取碰撞傳感器(微動開關(guān))和紅外測距傳感器來完成避障和路徑規(guī)劃。圖4-9 碰撞傳感器接口碰撞傳感器是數(shù)字傳感器，發(fā)生碰撞時返回高電平，否則返回低電平，碰撞傳感器有三個接口，分別是電源、地、信號線，使用方便，只需把信號線接口上拉即可，具體電路如圖4-9所示。圖4-10 紅外避障傳感器接口紅外測距傳感器常用的是GP2D12，其探測距離10-80cm，輸出模擬量，但價格較高，經(jīng)過比較，本系統(tǒng)最終選擇了E18-D80NK紅外避障傳感器。這是一種集發(fā)射與接收于一體的光電傳感器，主要用于障礙物的檢測，對障礙物的感應(yīng)距離可以根據(jù)