近年来随着机器人技术的不断发展,人们对可移动服务机器人的智能化要求不断提高。为保证机器人在未知环境中行走时不会造成机身损坏,应合理设计机器人避障系统。传统机器人采用接触式碰撞传感器,此类传感器在接触到障碍物时触发,因而容易导致家居环境物品损坏及噪声干扰。因此采用非接触式检测技术势在必行。传统的非接触式检测技术包括激光雷达测距技术,红外测距技术,超声波测距技术等,其中红外测距技术测距范围小易受物体颜色及环境光线干扰,适应性差,激光雷达测距技术造价昂贵,成本高,而超声波测距技术方向性好,适用范围广。因此本文采用测距精度高且环境适应性强的超声波测距技术实现机器人障碍物检测功能。本文首先分析了清洁机器人系统建设的必要性,指出系统的核心功能,其次阐述了超声波传感器测距原理及其产生测距误差的原因,并针对环境对声波的影响,提出通过基于里程计的测距系统设计,校正由于环境温、湿度等因素导致的声速误差;然后设计基于超声波传感的障碍物检测系统的硬件构架,通过二发三收的超声波测距模块增加机器人测距范围,并通过增加防震负载的方式解决模块间的干扰问题,提高传感器的识别性能,从而从硬件结构设计上满足清洁机器人测距要求;然后基于STM32F103RCT6单片机设计机器人软件算法,建立机器人运动位姿模型实现机器人航向控制,在提取清洁机器人家居环境中典型工作场景的情况下,设计机器人的运动路径,通过软件设计模糊数据库规划清洁机器人在家居环境中的行动路径以规避障碍物,此外通过串扰值预测的方法消除环境造成的声波漫反射,解决由于复杂环境形成的漫反射效应。最后通过实验验证了基于超声波传感的障碍物检测和测距系统的可行性。