第四章 樂高傳感器

作者:dzchen 文章來源:本站原創 發布時間:2005年09月19日 點擊數:0 字體:

本章所包含的內容:

n 觸動傳感器

n 光電傳感器

n 角度傳感器

n 溫度傳感器

n 傳感器的使用方法與技巧

n 其他傳感器

4.1簡介

馬達通過齒輪和滑輪傳動,可以讓你搭建的機器人動起來,他們就如同是移動機器人腿和手臂的肌肉。同時,你還可以使用傳感器來裝備你的機器人,它們就如同是機器人的眼睛、耳朵和手指。

機器人套裝中包含兩種傳感器:觸動傳感器(兩種)和光電傳感器。在本章中,我們主要是描述它們的特性,對于其它的傳感器你可以單獨購買,如:角度傳感器和溫度傳感器。每一個設備都有其特定的作用,你將會因為它們的功能強大和所能涉及的范圍之廣而感到驚訝。當然也包括這種情況,可以用一種傳感器仿效另一種傳感器,以用來代替不能使用的傳感器。利用RCX上的紅外光電,使用一些小技巧,你可以把把你的光電傳感器變成一個雷達。

在閱讀本章的過程中,我們希望你能把機器人套裝放在身邊,這樣你可以跟隨我們的例子親自動手去做。為了保持其完整性,我們還會講一些機器人套裝的擴展套裝和技術套裝的內容。若你現在還沒有這些也不要擔心,這不會影響到你搭建體積較大的機器人。

4.2觸動傳感器

觸動傳感器(圖4.1)是樂高傳感器大家庭中最簡單、最直觀的一種。它的工作方式非常像是你家門鈴上的按鈕:當它被按下時,電路接通,電流就會通過,RCX就能夠檢測到這個數據流,你的程序就會讀取觸動傳感器的當前狀態:開或者關。

圖4.1 觸動傳感器

如果你已經開始使用機器人套裝,閱讀了Constructopedia,并搭建了一些模型,你可能對傳感器的一般用途比較熟悉,如緩沖器。緩沖器是與周圍環境相互作用的一種簡單方式,當你的機器人遇到障礙物時,可以用它們來進行檢測,并由此而改變運動狀態。

典型的緩沖器是一個重量較輕的可移動裝置,事實上,當它碰到障礙物時會把沖擊力傳遞給觸動傳感器并使之關閉。你也可以發明出很多種緩沖器,但它們的外形應該能夠反映機器人的外形,而且還能反映出環境中障礙物的外形。如圖4.2中所示一個非常簡單的緩沖器,可以很容易發現墻壁,假如房間里有像椅子一樣等復雜障礙物,它的效果就不好了。在這種情況下,我們建議你通過實驗來進行。為機器人設計一個緩沖器,在房間的周圍離地板適當高度的地方移動它,檢查它是否能夠發現所有可能的碰撞點。如果你的緩沖結構較大,當它用最佳部位撞擊到障礙物并按下觸動傳感器時,不要以為這就是正確的。圖例4.2是一個不太好的緩沖器,因為當碰撞發生時,它幾乎不能用橫軸的邊緣來關閉觸動傳感器,說它是一個不好的緩沖器是因為它把整個碰撞產生的力直線傳輸給了傳感器,也就是說,在機器人身上安裝一個非常穩固的支架對傳感器的安裝是非常有必要的。

圖4.2簡單的緩沖器

根據經驗,應該嘗試不同的碰撞來看看緩沖器在各個位置是否能很好的工作。你可以編寫一個無限循環的小程序,當傳感器被按下時,發出一聲蜂鳴聲用來測試你的緩沖器。

談起緩沖器,人們往往會想到當遇到障礙物時開關會被按下。這樣說似乎有點絕對,在發生碰撞的時候同樣可以松開開關。看一下圖4.3,橡膠皮筋可以使積木輕壓著傳感器,當緩沖器的前面部分接觸到物體時,開關就會被釋放。

圖4.3 平常壓下的緩沖器

實際上,向你推薦這種緩沖器有這樣幾個重要的原因:

l 沖擊力不可能直接傳遞給傳感器,傳感器與標準的樂高積木相比更容易受損壞,因此應避免不必要的撞擊。

l 橡皮圈可以吸收撞擊力,這對你的傳感器和機器人來說都會起到保護作用,當你的機器人速度非常快,或者重量大,或者反應比較慢,或者具備其中的一個因素時,這種保護作用顯得尤其重要。

緩沖器是一個非常重要的裝置,而且觸動傳感器的應用也非常廣泛。當你想告之RCX一個事件發生時,你可以使用按鈕一樣人為的把它按下去。你能想象出類似的情況嗎?事實上,有很多。比方說,你可以按下銨鈕告訴RCX”現在讀取光電傳感器的值”,從而進行讀取校準(我們將在以后的部分進行討論)。

另一個常用的作用就是把觸動傳感器作為一個位置控制器來用。如圖4.4,機器人向前看時(圖4.4b)就關閉了頭部(圖4.4a)的觸動傳感器。通過編程可以在水平面上實時的控制頭部的旋轉(向左或向右),當傳感器被按下時,機器人的頭部就能轉回到正確的位置,值的注意的是

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