Popis
Ultrasonic Range Finder je senzor, který využívá ultrazvukový zvuk pro echolokaci k měření vzdálenosti mezi senzorem a objektem, od kterého se zvuk odráží. Range Finder je jedním ze snímačů řady 3-Wire. Má dva 3-vodičové kabely. K dispozici je černý, červený a oranžový „Output“ kabel, který pulzuje napájení 40kHz reproduktoru; a černý, červený a žlutý „Vstupní“ kabel, který vysílá signál zpět z jeho vysokofrekvenčního mikrofonního přijímače. (Poznámka: Normální rozsah sluchu je obvykle mezi 0,02 kHz a 20 kHz, takže zvuk produkovaný tímto snímačem by měl být výrazně nad tím, co slyší většina lidí.)
3-vodičové senzory jsou kompatibilní s V5 Robot Brain nebo Cortex. Jejich senzorové kabely lze prodloužit pomocí 3-Wire Extension Cables.
Aby byl ultrazvukový dálkoměr funkční s V5 Brain, musí být oba kabely senzoru plně zasunuty do 3-vodičových portů V5 Brain. Výstupní kabel je třeba zapojit do 3vodičového portu a vstupní kabel do dalšího po sobě jdoucího 3vodičového portu.
Například (černý, červený a oranžový) kabel označený „OUTPUT“ na senzoru lze zapojit do 3-Wire portu A a poté (černý, červený a žlutý) kabel označený „INPUT“ bude třeba být zapojen do 3vodičového portu B.Poznámka: Fungovat budou pouze určité páry portů (AB, CD, EF a GH).
Ultrasonic Range Finder je součástí Advanced Sensor Kit a lze jej také zakoupit zde.
| Range Finder | Dva 3-drátové porty |
Jak funguje ultrazvukový dálkoměr
Senzor Ultrasonic Range Finder umožňuje robotovi detekovat překážky v jeho cestě pomocí vysokofrekvenčních zvukových vln. Snímač vysílá zvukovou vlnu 40 kHz, která se odráží od reflexního povrchu a vrací se zpět do snímače. Poté pomocí doby, kterou vlna potřebuje k návratu k senzoru, lze vypočítat vzdálenost k objektu.
Použitelný rozsah hledáčku vzdálenosti je mezi 1,5” (3,0 cm) a 115” (300 cm). Když se senzor pokusí změřit objekt ve vzdálenosti menší než 1,5“, zvuk se vrací příliš rychle, než aby jej senzor detekoval, a mnohem více než 115“ je intenzita zvuku příliš slabá na to, aby jej detekoval.
Tento rozsah ovlivňují vlastnosti zvukových vln. Pokud například objekt, který je detekován, nemá tvrdý povrch (jako jsou látkové velké kostky použité ve hře VRC 2016–2017, Star hit), zvukové vlny mohou být pohlceny a senzor nemusí vrátit přesné údaje. .
Navíc, pokud je detekovaný objekt kulovitý jako koule nebo má nepravidelný tvar, zvukové vlny se mohou rozptylovat a způsobit, že se ze senzoru vrátí široký rozsah hodnot. Ultrazvukový dálkoměr však poskytuje užitečné přesné měření při použití k měření vzdálenosti k rovnému tvrdému povrchu.
Ultrazvukový zaměřovač vzdáleností musí být spárován s programovacím jazykem, jako je VEXcode V5nebo VEXcode Pro V5, aby se vytvořil uživatelský program pro mozek, který bude používat hodnotu vzdálenosti ze senzoru k ovládání robota. Range Finder může měřit vzdálenost v palcích nebo milimetrech.
Běžná použití ultrazvukového dálkoměru:
Ultrazvukový dálkoměr je typ senzoru přiblížení, což znamená, že dokáže detekovat objekt, aniž by se ho dotkl. To znamená, že senzor dokáže detekovat překážku v dráze robota předtím, než na ni narazí. Některé příklady toho, jak lze ultrazvukový dálkoměr použít, zahrnují:
Vyhýbání se překážce: Včasným rozpoznáním objektu lze robota naprogramovat tak, aby zastavil nebo otočil, aby se překážce vyhnul, ať už se jedná o prvek pole, herní prvek nebo jiný robot.
Ultrazvukové dálkoměry používá mnoho automobilů k detekci objektů v jejich dráze a upozorní řidiče nebo podnikne úhybné kroky.
Ovládání gesty: Zajímavou aktivitou ve třídě je orientovat ultrazvukový dálkoměr tak, aby se ruka mohla pohybovat v určité vzdálenosti od senzoru. Když robot zaznamená tento pohyb, může změnit své chování. To by mohlo být například použito jako událost, kdy se robot nepohne, dokud nad senzorem nezamává ruka. Většina robotických her má specifická pravidla zakazující tento typ lidské interakce s robotem během autonomního období zápasu.
Navigace: Ultrazvukový dálkoměr lze použít pro zpětnovazební regulační smyčku pro řízení chování robota. Může se jednat o chování, jako je odsunutí na určitou vzdálenost od stěny a zastavení, posunutí o určitou vzdálenost směrem ke stěně a následné otočení, abyste cestovali jiným směrem, nebo zastavení ve správné vzdálenosti od objektu, takže paže a dráp budou na dosah. správnou pozici pro zvednutí předmětu.
Když robot používá k navigaci ultrazvukový dálkoměr, může být užitečné použít ovládání proporcionální zpětné vazby. To znamená, že chyba (rozdíl mezi cílovou vzdáleností robota a jeho skutečnou vzdáleností) se používá k nastavení procenta výkonu hnacího ústrojí.
To způsobí, že robot zpomalí, jak se přibližuje k požadované vzdálenosti (protože chyba je menší), dokud nedosáhne zadané cílové vzdálenosti a nezastaví se. Tato technika pomůže robotu překročit cílovou vzdálenost, k čemuž může dojít, pokud je jeho cestovní rychlost příliš vysoká.
Použití ultrazvukových dálkoměrů na soutěžním robotu:
Ultrazvukové zaměřovače vzdálenosti mohou být extrémně užitečné při použití na soutěžním robotu. Kromě vyhýbání se překážkám a navigace, které již byly zmíněny, lze na robota namontovat pár dálkoměrů pro některé pokročilé způsoby chování. Tyto dva senzory bude nutné namontovat na stejnou stranu robota a oddělit je o určitou vzdálenost, například je umístit na protilehlé rohy boku šasi.
Orientace a zaměření: Když jsou namontovány dva ultrazvukové dálkoměry se vzdáleností mezi nimi, každý může měřit dvě vzdálenosti k obvodové stěně hřiště nebo jiným plochým prvkům pole. Pomocí nastavené vzdálenosti mezi senzory a jakéhokoli rozdílu mezi dvěma naměřenými vzdálenostmi může V5 Brain vypočítat úhel, pod kterým je robot orientován vzhledem ke stěně.
Tato měření lze použít k nastavení úhlu robota předtím, než zahájí svůj další krok na autonomní dráze, nebo je lze použít k zacílení a nastavení házecího manipulátoru jako setrvačníku předtím, než vystřelí svůj herní prvek.
Sekundární ověření: Pomocí stejné techniky, jaká je popsána pro orientaci a zacílení, lze k měření úhlu robota použít dva ultrazvukové dálkoměry. V tomto případě lze úhel použít k ověření čtení primárního senzoru (jako je gyroskopický/inerciální senzor) měření v určeném bodě během komplexní autonomní cesty.
Pokud dálkoměry indikují, že se robot odchýlil od očekávané orientace, lze robota upravit a znovu zkalibrovat pomocí údajů dvou dálkoměrů, než bude pokračovat ve své dráze pomocí primárního senzoru.
Vlastnosti zvukových vln, které jsou základem, ať už se používá pro jednoduché chování, jako je zastavení 10” od obvodové zdi, nebo pro velmi složitou funkci, jako je přesné vystřelení míče tak, aby trefil vlajku přes hrací pole. je třeba vzít v úvahu měření senzoru. Jinými slovy, při měření vzdáleností od kulatých, nepravidelně tvarovaných nebo měkkých absorbujících povrchů neočekávejte, že hodnoty z ultrazvukového dálkoměru budou konzistentní nebo přesné.
Stejně jako u většiny senzorů se ultrazvukové dálkoměry používají primárně během autonomní části zápasu, ale s trochou kreativního myšlení mohou špičkové týmy použít senzory ke zlepšení kontroly řidiče nad robotem.