传感器技术与应用全书.pptx

课程介绍,传感器技术与应用,课程,通过本课程的学习，学会使用树莓派,+Linux+Python,进行多传感器、多自由度的人型机器人的开发。这里传感器主要分为机器人的五官：眼、耳、鼻、舌、皮肤；也可以根据传感器的输出，大致分为三大类：数字量、模拟量及智能传感器。学习机器人专用操作系统,ROS,，并最后了解信息融合算法的重要性。,前,言,多种前沿热门科目,机器视觉,Robotics,目 录,CATALOG,03,01,02,传感器,Sensors,信息传递处理,Message Passing and handing,信息融合,Information Blending,04,主控模块,Main Controller,第一部分,传感器连接,PART 01,01,机器人相关的传感器,内部传感器,MPU6050,陀螺仪模块,通过串口连接陀螺仪模块，并获取数值。,触觉,-,接触觉,电容式触摸传感器,连接硬件，并通过,Python,编程，获取其按钮状态。,触觉,-,接近觉,超声波测距模块,使用,HC-SR04,超声波测距模块进行测距，并检验数值的准确度。,嗅觉,使用,MQ-2,型烟雾传感器，并获取打火机漏气信息。,触觉,-,温湿度觉,使用,DHT11,温湿度传感器模块获取当前温度湿度。,触觉,-,压力传感器,使用,ADC,对,FSR402,压力传感器进行采样。,听觉,使用麦克风，进行语音、语义识别。,视觉,使用网络摄像头、双目、激光雷达等获取机器人周围的环境信息。,听觉,-,麦克风传感器,连接并配置声卡,1,2,3,4,麦克风增益模块,获取、播放麦克风信号,语音识别、语义识别等,视觉,-,网络摄像头,连接并配置网络摄像头,1,2,3,4,在,OpenCV,里获取彩色图像,在,ROS,环境传递图像信号,人脸检测及识别,其他辅助技术,TTS,，文本转语音模块,1,2,3,4,ADC,，模拟转数字模块,百度智能识别服务,激光雷达，获取环境的三维信息,传感器总结,开关信号,树莓派,GPIO,模拟信号,ADC,树莓派,GPIO,中的串口、,I2C,口,智能传感器,树莓派,USB,海量数据（麦克风、摄像头）,第二部分,主控模块介绍,PART 02,02,树莓派正面,树莓派背面,树莓派作用,第三部分,信息的传递及处理,PART 03,03,ROS,的消息引擎,Node,Node,Node,Node,Node,Node,Topic,消息,Publish,Subscribe,消息,Service,丰富的生态环境,仿真（,moveit!,、,Rviz,、,Gazebo,）,可视化,Debugging,有相当数量的传感器驱动，强大的开源库支持,1,2,3,4,工具箱,开源社区，论坛众多,5,第四部分,信息融合,PART 04,04,信息融合算法,解决的问题：,1+12,谢谢观看,智能机器人的软件,传感器技术与应用,课程,主讲教师：张春晓,卡片电脑“树莓派”使用,TF,卡作为其硬盘，操作系统安装到,TF,卡。通过本课的学习，学习不同版本,Raspbian,系统的特点；学会如何准备系统、将其烧录到,TF,卡内。另一方面，学会登录树莓派的字符界面以及图像界面。,前,言,目 录,CATALOG,03,01,02,操作系统,OS,系统的烧写,Write to CF Card,登录,Login,第一部分,树莓派的操作系统,PART 01,01,Desktop,GNOME GUI,GNOME,是一套纯粹自由的计算机软件，运行在操作系统上，提供图形桌面环境。,各种常用的软件,已经安装上了常用的软件，如编程、浏览器、视频播放器、音频播放器等,需要较大容量的,TF,卡,系统需要,1G,至,3G,的硬盘开销。,需要较大的内存,因为需要加载图形界面，需要更大的内存开销。,需要更强大的,ARM,主频、核数,带来更直观、方便的操作,由于,GUI+,强大的字符界面的结合，让编程开发变得更加方便。,Lite,硬盘开销小,更好的学习平台,硬件开销小,易于制作嵌入式系统,字符界面,只需要小于,500M,，就能够按照操作系统了。,由于不需要图形界面，可以选择较低版本的树莓派。,由于对硬件需求减小，更方便嵌入到控制系统中，提高了电池续航能力。,很多成熟的字符界面下的工具都是程序员的利器，有利于锻炼到,Linux,下的硬功夫。,1,2,3,4,第二部分,系统的烧写,PART 02,02,系统的烧写,硬件的准备,TF,卡读卡器、,TF,卡。,1,2,3,4,软件的准备,TF,卡格式化软件、烧录软件,Etcher,。,下载树莓派镜像,https:/www.raspberrypi.org/software/operating-systems/,。,将镜像烧录到,TF,里,特别推荐：在,Linux,字符界面下对系统进行备份及烧录。,硬件准备,软件准备,树莓派镜像下载,https:/www.raspberrypi.org/software/operating-systems/,备份与烧录,将,TF,卡的内容备份到硬盘一个文件中，例如,iso,或者,bz2,带压缩的脚本命令：,dd if=/dev/sda1|bzip2 rpi.img.bz2,不带压缩的脚本命令：,dd if=/dev/sda1 of=rpi.img bs=4M,显示备份的进度,while sudo killall-USR1 dd;do sleep 1;done,1,2,3,4,备份,对于树莓派镜像，压缩版本比不压缩版本要省一半的硬盘空间,4,备份与烧录,将硬盘里的操作系统镜像文件复制到,CF,卡里,带压缩的脚本命令：,bzip2-dc rpi.img.bz2|dd of=/dev/sda1,不带压缩的脚本命令：,dd if=/home/pi/rpi.img of=/dev/sda1,1,2,3,烧录,第三部分,登录树莓派,PART 03,03,登录树莓派,putty,远程桌面,Windows10,的,ssh,命令,点击输入简要文字内容，文字内容需概括精炼，不用多余的文字修饰，言简意赅的说明分项内容。点击输入简要文字内容，文字内容需概括精炼，不用多余的文字修饰，言简意赅的说明分项内容,putty,远程桌面,Win10,下,ssh,命令,谢谢观看,陀螺仪及,3D,仿真,传感器技术与应用,课程,主讲教师：张春晓,现代化的通信设备、智能产品、机器人、无人机等，总可见到陀螺仪的身影。陀螺仪可以实时获取物体的姿态，通过姿态可以计算出物体的偏转角，从而得到此物体的动作信息，用于智能控制。,前,言,目 录,CONTENTS,03,01,02,陀螺仪,Introduction to Gyroscope,连接,Connection,简单测试,Quick testing,04,三维姿态,Pose in 3D,第一部分,陀螺仪简介,PART 01,01,六轴陀螺仪模块,第二部分,串口连接,PART 02,02,树莓派通过串口连接陀螺仪,RX,TX,第三部分,数据获取的测试,PART 03,03,在字符界面获取数据,通过串口将陀螺仪的数据导入,.txt,文件中：,minicom-H-D/dev/ttyUSB0-C MPU6050.txt,cat./MPU6050.txt,改变设备的权限：,sudo chmod 777/dev/ttyUSB0,设置串口的参数：,sudo minicom-s-D/dev/ttyUSB0,第四部分,Rviz,里显示,3D,姿态,PART 04,04,在,rviz,里观察姿态,谢谢观看,模数转换器简介及应用,传感器技术与应用,课程,主讲教师：张春晓,传感器输出一般可以分为三种类型：开关量、模拟量及数字量。本教程是针对模拟量输出类型的传感器，将模拟量归并到数字量输出，采用类似单片机接收此数字量并进行处理。,前,言,目 录,CONTENTS,03,01,02,ADC,简介,Introduction to ADC,连接及地址,Connection&,Address,相关操作库,Relative lIbrary,04,测试,Quick testing,第一部分,16b ADC,模块介绍,PART 01,01,16b ADC,模块,2V5.5V,地,I2C,4,个独立输入通道,16,位,delta-sigma,ADC,芯片,第二部分,与树莓派连接及,地址设置,PART 02,02,ADC,与树莓派连接,5V,3.3V,第三部分,Adafruit_ADS1x15,介绍,PART 03,03,Adafruit_ADS1x15,Python Library,TI ADS1x15,的,Python,库：用于操作,12,、,16,位的差分、单端的,ADC,及比较器。,12,、,16,位的,ADC,12,位：,ADS1015,16,位：,ADS1115,基于,I2C,接口,开源,基于,BSD License,方便使用,提供方便的函数接口，经过简单的设置即可以获取采样数据。,兼容嵌入式,ARM,方便嵌入式设计（如树莓派）中使用模拟,-,数字转换功能。,第四部分,快速测试,PART 04,04,ADC,的快速测试,谢谢观看,嗅觉传感器,传感器技术与应用,课程,主讲教师：张春晓,本章先介绍了人类鼻子对气味产生相应感觉为仿生基础，对电子鼻工作原理作了简单介,绍：电子鼻主要由气敏传感器阵列、信号预处理和模式识别三部分组成。然后介绍单个气敏传感器的原理及应用。,前,言,气体传感器,MQ-2,MQ-2,工作原理,半导体气敏传感器是利用待测气体与半导体表面接触时，产生的电导率等物理性质变化来检测气体的成分或浓度。,实验,结果检验,谢谢观看,麦克风传感器,传感器技术与应用,课程,主讲教师：张春晓,本章将主要讨论通过麦克风对空气中的振动获取音频信号，再通过语音智能算法来模拟,人的耳朵获取外界的信息。然后对语音信号进行语音识别、语义识别等，让机器人能够与人正常互动。最后对麦克风模块做一点优化，提高信噪比。,前,言,麦克风工作原理分类,电磁场变化,电容变化,电磁场变化,智能机器人听,-,说相关硬件结构,给树莓派增添声音采集功能,模数转换器,ADC,原理,奈奎斯特采样定理,R-2R,型,DAC,原理,谢谢观看,