Περιγραφή
Ο συνδυασμός αυτών των δύο συσκευών σε έναν αισθητήρα επιτρέπει την αποτελεσματική και ακριβή πλοήγηση, καθώς και τον έλεγχο οποιασδήποτε αλλαγής στην κίνηση ενός ρομπότ. Η ανίχνευση μιας αλλαγής στην κίνηση μπορεί να βοηθήσει στη μείωση της πιθανότητας πτώσης ενός ρομπότ ενώ οδηγεί ή ενώ σκαρφαλώνει πάνω από ένα εμπόδιο.
Το περίβλημα αυτού του αισθητήρα έχει μία μόνο οπή στήριξης που επιτρέπει την εύκολη τοποθέτησή του στη δομή του ρομπότ. Επιπλέον, υπάρχει μια μικρή εσοχή μπροστά από την οπή στήριξης που σηματοδοτεί το σημείο αναφοράς του αισθητήρα. Στο κάτω μέρος του περιβλήματος, υπάρχει μια στρογγυλή προεξοχή η οποία έχει μέγεθος για να εισάγεται σε μια τετράγωνη τρύπα ενός δομικού μετάλλου. Αυτό θα κρατήσει τον αισθητήρα σταθερό στο σημείο στερέωσής του. Στο πίσω μέρος του περιβλήματος του αισθητήρα υπάρχει μια έξυπνη θύρα V5.
| Σημείο αναφοράς αισθητήρα | Στρογγυλό αφεντικό στο κάτω μέρος του περιβλήματος |
Υπάρχει ένα διάγραμμα στο περίβλημα δίπλα στην οπή στερέωσης που υποδεικνύει τον προσανατολισμό του άξονα για τον Αδρανειακό Αισθητήρα.
Για να λειτουργήσει ο αδρανειακός αισθητήρας με το V5 Brain, η έξυπνη θύρα V5 του αισθητήρα και η έξυπνη θύρα ενός V5 Brain πρέπει να συνδεθούν με ένα έξυπνο καλώδιο V5. Ο αδρανειακός αισθητήρας θα λειτουργήσει με οποιαδήποτε από τις 21 έξυπνες θύρες στον εγκέφαλο. Όταν συνδέετε ένα καλώδιο V5 Smart Cable στις θύρες, βεβαιωθείτε ότι ο σύνδεσμος του καλωδίου έχει εισαχθεί πλήρως στη θύρα και ότι η γλωττίδα ασφάλισης του συνδέσμου έχει ασφαλίσει πλήρως.
| Αισθητήρας αδράνειας V5 | Έξυπνη θύρα αδρανειακού αισθητήρα | Έξυπνη θύρα V5 Brain |
Πώς λειτουργεί ο αδρανειακός αισθητήρας
Τόσο το τμήμα του επιταχυνσιόμετρου όσο και το τμήμα του γυροσκοπίου αυτού του αισθητήρα παράγουν ένα έξυπνο σήμα ανάδρασης στον εγκέφαλο V5.
Επιταχυνσιόμετρο: Το επιταχυνσιόμετρο μετρά πόσο γρήγορα αλλάζει η κίνησή του (επιταχύνει) ο αισθητήρας κατά μήκος του άξονα Χ, του άξονα Υ ή/και του άξονα Ζ. Αυτοί οι άξονες καθορίζονται από τον προσανατολισμό του αδρανειακού αισθητήρα. Για παράδειγμα, ένας προσανατολισμός θα μπορούσε να έχει τον άξονα Χ ενός ρομπότ ως την κίνηση προς τα εμπρός και προς τα πίσω, τον άξονα Υ ως την κίνηση από πλευρά σε πλευρά και τον άξονα Ζ ως την κίνηση προς τα πάνω και προς τα κάτω (όπως το ρομπότ που ανυψώνεται από το πεδίο σε έναν στύλο ανάρτησης).
Το επιταχυνσιόμετρο μετρά μια αλλαγή στην κίνηση όταν τα εσωτερικά ηλεκτρονικά του συστήματα ανιχνεύουν μια αλλαγή στην αδράνεια και αυτό δημιουργεί μια αλλαγή στην ένδειξή του. Όσο πιο γρήγορη είναι η αλλαγή στην κίνηση, τόσο περισσότερο αλλάζει η ένδειξη. Σημείωση: Αυτή μπορεί να είναι μια μεγαλύτερη θετική ή μια μεγαλύτερη αρνητική τιμή ανάλογα με την κατεύθυνση της κίνησης κατά μήκος του άξονα.
Η επιτάχυνση μετριέται σε g (μονάδα βαρυτικής επιτάχυνσης). Το μέγιστο όριο μέτρησης για το τμήμα του επιταχυνσιόμετρου του αδρανειακού αισθητήρα είναι έως 4g. Αυτό είναι περισσότερο από αρκετό για να μετρήσει και να ελέγξει τις περισσότερες συμπεριφορές των ρομπότ.
Γυροσκόπιο: Το γυροσκόπιο, αντί να μετρά την γραμμική κίνηση κατά μήκος του 3ου άξονα, μετρά την περιστροφική κίνηση γύρω από τον 3ο άξονα. Ο αισθητήρας μετρά αυτήν την περιστροφή όταν τα εσωτερικά ηλεκτρονικά συστήματα δημιουργούν ένα σταθερό σημείο αναφοράς. Καθώς ο αισθητήρας περιστρέφεται μακριά από αυτό το σημείο αναφοράς, αλλάζει το σήμα εξόδου.
Χρειάζεται ένα σύντομο χρονικό διάστημα για να καθορίσει ένα γυροσκόπιο το σημείο αναφοράς του (βαθμονόμηση). Αυτό ονομάζεται συνήθως χρόνος αρχικοποίησης ή εκκίνησης. (Σημείωση: Συνιστάται η χρήση 2 δευτερολέπτων για χρόνο βαθμονόμησης ή η έναρξη της βαθμονόμησης του αισθητήρα εντός του τμήματος πριν από το αυτόματο σύστημα του προτύπου του διαγωνισμού.) Όταν χρησιμοποιείτε τον αισθητήρα στις λειτουργίες του συστήματος μετάδοσης κίνησης VEXcode V5/VEXcode Pro V5, η βαθμονόμηση περιλαμβάνεται στη λειτουργία.)
Ένα ηλεκτρονικό γυροσκόπιο έχει επίσης μέγιστο ρυθμό περιστροφής. Δηλαδή, εάν το αντικείμενο που μετρά ο αισθητήρας περιστρέφεται ταχύτερα από ό,τι μπορεί να μετρήσει το γυροσκόπιο την περιστροφή του, ο αισθητήρας θα επιστρέψει λανθασμένες μετρήσεις. Η μέγιστη ταχύτητα περιστροφής για τον αδρανειακό αισθητήρα είναι έως 1000 μοίρες/δευτερόλεπτο. Για άλλη μια φορά, αυτό είναι περισσότερο από αρκετό για να μετρήσει και να ελέγξει όλες τις συμπεριφορές των ρομπότ εκτός από τις ακραίες.
| Άξονας με ετικέτα στον αδρανειακό αισθητήρα | 3 Άξονες | 3 Περιστροφικός Άξονας |
Ο Αδρανειακός Αισθητήρας πρέπει να συνδυαστεί με μια γλώσσα προγραμματισμού όπως η VEXcode V5ή η VEXcode Pro V5, για να δημιουργηθεί ένα πρόγραμμα χρήστη για τον εγκέφαλο V5, ώστε να χρησιμοποιεί τις μετρήσεις του αισθητήρα για τον έλεγχο της συμπεριφοράς του ρομπότ.
Το V5 Brain σε συνεργασία με ένα πρόγραμμα χρήστη μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μετατροπή των μετρήσεων του Αδρανειακού Αισθητήρα σε πολλές μετρήσεις, όπως: κατεύθυνση, ποσότητα περιστροφής, ρυθμό περιστροφής, προσανατολισμό και ποσότητα επιτάχυνσης.
Τοποθέτηση του αδρανειακού αισθητήρα
Η τοποθέτηση του αδρανειακού αισθητήρα είναι πολύ σημαντική για τις ακριβείς μετρήσεις του. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, είναι απαραίτητο να ευθυγραμμίσετε τον Αισθητήρα Αδράνειας κατά μήκος του άξονα στον οποίο το ρομπότ θα παρουσιάζει μια αλλαγή στην κίνηση. Αυτή η ευθυγράμμιση καθορίζει τον τρόπο με τον οποίο ο αισθητήρας παράγει μετρήσεις σε σχέση με τον χωρικό προσανατολισμό του ρομπότ. Αυτές οι μετρήσεις επιτρέπουν στο πρόγραμμα χρήστη να αλλάξει τη συμπεριφορά του ρομπότ.
Μπορεί να υπάρχει μια μεμονωμένη περίπτωση όπου ένας αδρανειακός αισθητήρας θα τοποθετηθεί στο εξωτερικό εξάρτημα ενός ρομπότ, αλλά για τις περισσότερες εφαρμογές, ο αισθητήρας θα τοποθετηθεί στο πλαίσιο του συστήματος μετάδοσης κίνησης.
Ο αδρανειακός αισθητήρας προσαρμόζει πάντα τον προσανατολισμό του κατά τη βαθμονόμηση, έτσι ώστε η μέτρηση περιστροφής να είναι η ίδια. Αυτό επιτρέπει την τοποθέτηση του αισθητήρα σε οποιαδήποτε από τις 6 πιθανές θέσεις τοποθέτησης.
| Έξι πιθανές θέσεις τοποθέτησης για τον αδρανειακό αισθητήρα |
Ανάγνωση τιμών αδρανειακού αισθητήρα: Είναι χρήσιμο να χρησιμοποιήσετε την οθόνη πληροφοριών συσκευής στον εγκέφαλο V5 για να δείτε τις τιμές που επιστρέφει ο αδρανειακός αισθητήρας. Αυτό μπορεί να γίνει με τον αισθητήρα που συνδέεται με τον εγκέφαλο ως εξής:
Αφαιρέστε το μαγνητικό προστατευτικό οθόνης V5 Brain, ενεργοποιήστε το Brain και αγγίξτε το εικονίδιο συσκευών.
Αγγίξτε το εικονίδιο Αδρανειακού Αισθητήρα στην οθόνη Πληροφορίες Συσκευής.
Αγγίξτε το πλαίσιο Βαθμονόμηση στην οθόνη Αδρανειακής ρύθμισης.
Μετακινήστε τον Αδρανειακό Αισθητήρα εμπρός και πίσω, από τη μία πλευρά στην άλλη, πάνω και κάτω και περιστρέψτε τον σε διαφορετικές κατευθύνσεις. Αυτό θα πρέπει να αλλάξει τις τιμές στην οθόνη και να περιστρέψει τον τρισδιάστατο κύβο.
Κοινές χρήσεις του αδρανειακού αισθητήρα:
Ο αδρανειακός αισθητήρας μπορεί να παράγει διάφορες μετρήσεις που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να αλλάξουν τη συμπεριφορά του ρομπότ. Μερικά από αυτά περιλαμβάνουν:
Κατεύθυνση: Όταν ο αδρανειακός αισθητήρας χρησιμοποιείται για να μετακινήσει το ρομπότ σε μια κατεύθυνση, αυτό θα μετακινηθεί σε μια σταθερή κατεύθυνση σε σχέση με ένα σημείο που έχει καθοριστεί κατά τη βαθμονόμηση του αισθητήρα. Με άλλα λόγια, εάν το ρομπότ έχει ρυθμιστεί σε κατεύθυνση 90o από την αρχική του θέση, δεν έχει σημασία αν το ρομπότ έχει τρέχουσα κατεύθυνση 45o ή κατεύθυνση 120o, θα στραφεί για να φτάσει σε κατεύθυνση 90o.
Ποσότητα περιστροφής: Σε αντίθεση με την τιμή κατεύθυνσης, η ποσότητα περιστροφής έχει ως αποτέλεσμα το ρομπότ να περιστρέφεται κατά ένα συγκεκριμένο ποσό από τον τρέχοντα προσανατολισμό του. Σε αυτήν την περίπτωση, αν το ρομπότ στρίψει 90o και στη συνέχεια στρίψει ξανά 90o , θα βρίσκεται στις 180°Co στην αρχική του θέση.
Ρυθμός περιστροφής: Ο ρυθμός περιστροφής είναι η ταχύτητα με την οποία περιστρέφεται το ρομπότ. Είτε το ρομπότ στρέφεται προς μια κατεύθυνση είτε περιστρέφεται για μια συγκεκριμένη ποσότητα, η ταχύτητα με την οποία περιστρέφονται οι κινητήριοι τροχοί θα καθορίσει πόσο γρήγορα θα περιστρέφεται το ρομπότ. Μερικές από τις μονάδες που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση αυτού είναι οι μοίρες ανά δευτερόλεπτο (dps) και οι στροφές ανά λεπτό (rpm).
Επιτάχυνση: Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, ο Αισθητήρας Αδράνειας μπορεί να μετρήσει την επιτάχυνση, δηλαδή πόσο γρήγορα αλλάζει η κίνησή του το ρομπότ κατά μήκος ενός άξονα. Είναι ενδιαφέρον ότι, ενώ το ρομπότ είναι ακίνητο, η επιτάχυνσή του από πλευρά σε πλευρά και από εμπρός και πίσω θα είναι 0g, αλλά η επιτάχυνση του ρομπότ προς τα πάνω και προς τα κάτω θα είναι 1g επειδή η βαρύτητα της Γης ασκεί δύναμη 1g στο ρομπότ.
Εκκρεμές: Μια ενδιαφέρουσα δραστηριότητα στην τάξη είναι η τοποθέτηση ενός Αδρανειακού Αισθητήρα σε ένα μακρύ κομμάτι δομικού μετάλλου και στη συνέχεια η σύνδεση του άλλου άκρου σε έναν σταθερό πύργο με έναν άξονα ή μια βίδα με ώμο, ώστε να μπορεί να ταλαντεύεται προς τα κάτω σαν εκκρεμές. Στη συνέχεια, συνδέστε ένα μακρύ έξυπνο καλώδιο μεταξύ ενός συστήματος εγκεφάλου/ελέγχου V5 και του αισθητήρα. Προγραμματίστε το V5 Brain να εκτυπώνει τις τιμές επιτάχυνσης του αισθητήρα στην έγχρωμη οθόνη αφής του Brain. Ζητήστε από τους μαθητές να εξερευνήσουν πώς η ταλάντωση του Αισθητήρα Αδράνειας στο άκρο του εκκρεμούς αλλάζει τις τιμές του αισθητήρα.
| Ρομπότ με ανατροπή |
Ρομπότ που Ανατρέπεται: Μια άλλη διασκεδαστική δραστηριότητα στην τάξη είναι να ζητήσετε από τους μαθητές να συναρμολογήσουν ένα Ρομπότ που Ανατρέπεται. Ένα ρομπότ ανατροπής έχει σχεδιαστεί ώστε να μπορεί να οδηγεί ανάποδα αλλά και με τη δεξιά πλευρά προς τα πάνω. Ζητήστε από τους μαθητές να γράψουν ένα πρόγραμμα χρήστη χρησιμοποιώντας τον Αδρανειακό Αισθητήρα για να πλοηγηθούν σε μια διαδρομή. Στη συνέχεια, ζητήστε τους να διερευνήσουν πώς αλλάζει η συμπεριφορά του ρομπότ όταν κινείται ανάποδα.
Χρήσεις του Αδρανειακού Αισθητήρα σε ένα Ρομπότ Αγώνα:
Ο αδρανειακός αισθητήρας θα προσφέρει ένα μεγάλο ανταγωνιστικό πλεονέκτημα για τα ρομπότ ανταγωνισμού. Μερικές από αυτές τις χρήσεις περιλαμβάνουν:
Πλοήγηση: Εκτός από τον καθορισμό των κατευθύνσεων ή του βαθμού περιστροφής που πρέπει να περιστρέφεται το ρομπότ, οι μετρήσεις του Αδρανειακού Αισθητήρα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον προγραμματισμό του ρομπότ έτσι ώστε να κινείται σε ευθεία γραμμή κατά μήκος μιας δεδομένης κατεύθυνσης. Αυτό είναι ιδιαίτερα χρήσιμο κατά τη διάρκεια του αυτόνομου μέρους ενός αγώνα ή κατά τη διάρκεια μιας εκτέλεσης Δεξιοτήτων Προγραμματισμού. Επίσης, μέσω της χρήσης ορισμένων μαθηματικών ανώτερης τάξης, είναι δυνατό να χρησιμοποιηθούν οι τιμές επιτάχυνσης για να γραφτεί μια συνάρτηση που μπορεί να προσδιορίσει την αλλαγή θέσης του ρομπότ.
Σταθερότητα: Ίσως ένα από τα πιο απογοητευτικά πράγματα είναι να βλέπεις το ρομπότ σου να είναι ξαπλωμένο στο γήπεδο αφού έχει ανατραπεί. Ο Αισθητήρας Αδράνειας μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο κατά τη διάρκεια περιόδων που ελέγχονται από τον χειριστή όσο και κατά τη διάρκεια αυτόνομων περιόδων για να ανιχνεύσει εάν το ρομπότ αρχίζει να γέρνει και στη συνέχεια το πρόγραμμα χρήστη μπορεί να κάνει το ρομπότ να εκτελέσει μια αυτόματη διορθωτική ενέργεια. Αυτό θα μπορούσε να συμβεί ενώ το ρομπότ κινείται σε πλήρη έκταση ή ενώ το ρομπότ προσπαθεί να σκαρφαλώσει σε ένα εμπόδιο.
Ανεξάρτητα από την εφαρμογή για την οποία χρησιμοποιείται ο Αισθητήρας Αδράνειας VEX, δεν υπάρχει αμφιβολία ότι θα είναι μια ευπρόσδεκτη προσθήκη για τις ομάδες. Η λειτουργία των τιμών του αισθητήρα είναι ανοιχτή στη φαντασία του χρήστη.
Ο Αισθητήρας Αδράνειας είναι διαθέσιμος στον ιστότοπο VEX.