Χρήση του οπτικού αισθητήρα με το VEX V5 – Βάση γνώσεων

Ο οπτικός αισθητήρας είναι ένας από τους ισχυρούς αισθητήρες V5 που έχουν σχεδιαστεί για πλήρη ενσωμάτωση με την πλατφόρμα ρομποτικής V5.

Γωνιακή όψη του οπτικού αισθητήρα V5.

Περιγραφή του αισθητήρα

Ο οπτικός αισθητήρας είναι ένας συνδυασμός των ακόλουθων αισθητήρων:

Αισθητήρας φωτισμού περιβάλλοντος
Αισθητήρας χρώματος
Αισθητήρας εγγύτητας

Οι πληροφορίες χρώματος είναι διαθέσιμες ως RGB (Κόκκινο, Πράσινο, Μπλε), απόχρωση και κορεσμός ή κλίμακα του γκρι. Η ανίχνευση χρωμάτων λειτουργεί καλύτερα όταν το αντικείμενο βρίσκεται σε απόσταση μικρότερη από 100 χιλιοστά (mm).

Ο αισθητήρας εγγύτητας μετρά την ανακλώμενη υπέρυθρη ενέργεια που προέρχεται από ένα ενσωματωμένο LED υπερύθρων. Ως εκ τούτου, οι τιμές θα αλλάζουν με το φως περιβάλλοντος και την ανακλαστικότητα των αντικειμένων.

Ο οπτικός αισθητήρας διαθέτει λευκή λυχνία LED για να βοηθά στην ανίχνευση χρωμάτων σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού.

Ο οπτικός αισθητήρας V5 εμφανίζεται με τις γλωττίδες στα πλάγια του και τις οπές με σχισμές στις γλωττίδες επισημασμένες και επισημασμένες.

Το περίβλημα αυτού του αισθητήρα διαθέτει δύο γλωττίδες στήριξης με σχισμές για να παρέχει ευελιξία κατά την τοποθέτηση του αισθητήρα σε ένα ρομπότ.

Ο οπτικός αισθητήρας V5 εμφανίζεται με το παράθυρο για τους οπτικούς αισθητήρες του επισημασμένο και επισημασμένο.

Στην πρόσοψη του αισθητήρα υπάρχει ένα μικρό παράθυρο όπου βρίσκονται οι οπτικοί αισθητήρες.

Ο οπτικός αισθητήρας V5 είναι ενσωματωμένος και τοποθετημένος σε ένα κομμάτι καναλιού V5 C χρησιμοποιώντας δύο βίδες και δύο κομμάτια Standoff 1/4 ίντσας.

Το πλάτος του οπτικού αισθητήρα επιτρέπει την ένθεση σε ένα κομμάτι του καναλιού C.

Σημείωση: Για αυτήν την προσάρτηση πρέπει να χρησιμοποιηθεί μια προεξοχή 1/4 ίντσας (275 - 1013) ή ένας πλαστικός διαχωριστής 8 mm (276-2019) προκειμένου να υπάρχει χώρος για την έξυπνη θύρα V5.

Ο οπτικός αισθητήρας V5 φαίνεται συνδεδεμένος σε έναν εγκέφαλο V5 χρησιμοποιώντας ένα έξυπνο καλώδιο.

Για να λειτουργήσει ο οπτικός αισθητήρας με το V5 Robot Brain, η έξυπνη θύρα V5 του αισθητήρα και η έξυπνη θύρα ενός V5 Robot Brain πρέπει να συνδεθούν με ένα έξυπνο καλώδιο V5. Ο οπτικός αισθητήρας θα λειτουργήσει με οποιαδήποτε από τις 21 έξυπνες θύρες του V5 Robot Brain. 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.

Πώς λειτουργεί ο οπτικός αισθητήρας

Ο οπτικός αισθητήρας λαμβάνει φωτεινή ενέργεια και την μετατρέπει σε ηλεκτρικά σήματα. Τα εσωτερικά ηλεκτρονικά του αισθητήρα (μια μηχανή κατάστασης υλικού) μετατρέπουν αυτά τα σήματα σε σήματα εξόδου που θα ληφθούν ως είσοδος από τον εγκέφαλο V5.

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως:

Η ανίχνευση χρώματος του αισθητήρα λειτουργεί καλύτερα όταν το αντικείμενο βρίσκεται σε απόσταση μικρότερη από 100 χιλιοστά (mm) ή περίπου 3,9 ίντσες.
Ο αισθητήρας εγγύτητας μετρά την ένταση του ανακλώμενου φωτός lR. Αυτό θα προκαλέσει αλλαγή στις τιμές ανάλογα με το φως του περιβάλλοντος και την ανακλαστικότητα των αντικειμένων.

Ο οπτικός αισθητήρας πρέπει να συνδυαστεί με μια γλώσσα προγραμματισμού όπως η VEXcode V5 ή η VEXcode Pro V5 για να δημιουργηθεί ένα πρόγραμμα χρήστη για τον εγκέφαλο ρομπότ V5, ώστε να χρησιμοποιεί τις μετρήσεις του αισθητήρα για τον έλεγχο της συμπεριφοράς του ρομπότ.

Το V5 Brain σε συνδυασμό με ένα πρόγραμμα χρήστη μπορεί να χρησιμοποιηθεί με τον οπτικό αισθητήρα για:

Ενεργοποιήστε ή απενεργοποιήστε τη λευκή λυχνία LED του αισθητήρα.
Ρυθμίστε το ποσοστό ισχύος της λευκής λυχνίας LED.
Εντοπίστε ένα αντικείμενο.
Εντοπίστε ένα χρώμα.
Μετρήστε το ποσοστό φωτεινότητας του περιβάλλοντος φωτός.
Μετρήστε την απόχρωση ενός χρώματος σε μοίρες.

Ρύθμιση του οπτικού αισθητήρα

Τοποθέτηση.

Ο οπτικός αισθητήρας V5 απεικονίζεται τοποθετημένος στο μπροστινό μέρος ενός βραχίονα με νύχια σε μια κατασκευή ρομπότ V5. Μια κόκκινη μπάλα βρίσκεται μπροστά από τον αισθητήρα με μια διακεκομμένη γραμμή που δείχνει προς αυτήν, υποδεικνύοντας ότι ο αισθητήρας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εύρεση του χρώματος των αντικειμένων.

Η τοποθέτηση του οπτικού αισθητήρα είναι πολύ σημαντική για τη λήψη ακριβών μετρήσεων. Βεβαιωθείτε ότι δεν υπάρχει καμία κατασκευή στο ρομπότ μπροστά από το μικρό οπτικό παράθυρο αισθητήρα στην πρόσοψη του αισθητήρα. Πρέπει να υπάρχει μια καθαρή διαδρομή μπροστά από τον αισθητήρα μεταξύ οποιουδήποτε αντικειμένου που μετράται και του αισθητήρα.

Ανάγνωση τιμών οπτικού αισθητήρα.

Είναι χρήσιμο να χρησιμοποιήσετε την οθόνη Πληροφορίες Συσκευής στον εγκέφαλο ρομπότ V5 για να δείτε τις πληροφορίες που επιστρέφει ο οπτικός αισθητήρας. Αυτό μπορεί να γίνει με τον αισθητήρα που συνδέεται με τον εγκέφαλο με τα ακόλουθα βήματα:

Η οθόνη Brain εμφανίζεται στο μενού Home με την επιλογή Devices (Συσκευές) επισημασμένη.

Αφαιρέστε το μαγνητικό προστατευτικό οθόνης V5 Brain, ενεργοποιήστε το Brain και αγγίξτε το εικονίδιο Συσκευές.

Η οθόνη Brain εμφανίζεται στο μενού Πληροφορίες συσκευής, το οποίο περιέχει μια λίστα με όλες τις έξυπνες θύρες του Brain και τις συνδεδεμένες συσκευές. Το εικονίδιο Οπτικού Αισθητήρα στο μενού Πληροφορίες Συσκευής επισημαίνεται για να υποδείξει ότι μπορούν να επιλεγούν στοιχεία για να ανοίξουν τα μενού πληροφοριών τους.

Αγγίξτε το εικονίδιο Οπτικός αισθητήρας στην οθόνη Πληροφορίες συσκευής.

Λειτουργία χρώματος. Τοποθετήστε ένα αντικείμενο μπροστά από τον οπτικό αισθητήρα. Η οθόνη θα εμφανίσει τη φωτεινότητα που ανιχνεύει ο αισθητήρας, την εγγύτητα του αντικειμένου και τον αριθμό για την απόχρωση του χρώματος του αντικειμένου. Αγγίζοντας το τμήμα φωτεινότητας LED της οθόνης, θα αλλάξει η φωτεινότητα της LED.

Σημείωση: Βεβαιωθείτε ότι το V5 Robot Brain διαθέτει την πιο πρόσφατη έκδοση υλικολογισμικού.

Προσθήκη του οπτικού αισθητήρα ως συσκευής στο VEXcode V5

Κάθε φορά που ένας αισθητήρας χρησιμοποιείται με μια γλώσσα προγραμματισμού, πρέπει να διαμορφώνεται σε αυτήν τη γλώσσα. Με τα VEXcode V5 και VEXcode Pro V5, αυτό επιτυγχάνεται χρησιμοποιώντας τη λειτουργία «Προσθήκη συσκευής». Για να δώσουμε ένα παράδειγμα αυτού, τα ακόλουθα βήματα θα προσθέσουν τον Οπτικό Αισθητήρα ως συσκευή εντός του VEXcode V5.

Γραμμή εργαλείων VEXcode V5 με το εικονίδιο Συσκευές επισημασμένο ανάμεσα στα εικονίδια Προβολής Κώδικα και Κονσόλας Εκτύπωσης.

Επιλέξτε το εικονίδιο Συσκευές.

Μενού Συσκευές VEXcode V5 με επισημασμένο το κουμπί Προσθήκη συσκευής.

Επιλέξτε «Προσθήκη συσκευής».

Μενού Συσκευές VEXcode V5 αφού επιλεγεί το κουμπί Προσθήκη συσκευής. Η επιλογή Οπτικό είναι επισημασμένη.

Επιλέξτε «ΟΠΤΙΚΑ».

Μενού Συσκευών VEXcode V5 με εμφανιζόμενο το μενού Έξυπνης Θύρας. Η πρώτη Έξυπνη Θύρα επισημαίνεται.

Επιλέξτε την Έξυπνη Θύρα στην οποία είναι συνδεδεμένος ο Οπτικός Αισθητήρας στον Εγκέφαλο Ρομπότ V5.

Μενού Συσκευών VEXcode V5 αφού ορίσετε την επιλογή Έξυπνης Θύρας του νέου Οπτικού Αισθητήρα σε 1. Παραπάνω, το όνομα της συσκευής επισημαίνεται για να υποδείξει ότι μπορεί να αλλάξει. Παρακάτω, το κουμπί "Τέλος" είναι επισημασμένο.

Μόλις επιλέξετε τη θύρα, επιλέξτε «ΤΕΛΟΣ».

Σημείωση: Υπάρχει η επιλογή να αλλάξετε το όνομα του Οπτικού Αισθητήρα στο παράθυρο κειμένου από Optical1 σε διαφορετικό όνομα.

VEXcode V5 με τα μπλοκ που εμφανίζονται στην εργαλειοθήκη. Η κατηγορία Οπτικής Ανίχνευσης των μπλοκ είναι πλέον διαθέσιμη.

Μόλις προστεθεί ο οπτικός αισθητήρας στο πρόγραμμα χρήστη σας, θα γίνει διαθέσιμο ένα νέο σύνολο εντολών αισθητήρα.

Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τις εντολές από την κατηγορία «Αίσθηση» που αφορούν τον Οπτικό Αισθητήρα, ανατρέξτε στις πληροφορίες Βοήθειας (Μπλοκ έργο ή Python έργο).

Κοινές χρήσεις του οπτικού αισθητήρα

Ο οπτικός αισθητήρας μπορεί να παράγει διάφορες μετρήσεις που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να αλλάξουν τη συμπεριφορά του ρομπότ.

Αυτές οι λειτουργίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν με:

Η επιλογή «Πληροφορίες συσκευής» στον εγκέφαλο ρομπότ V5.
Χρησιμοποιώντας το παράδειγμα έργου «Ανίχνευση αντικειμένων (οπτικών)» που βρίσκεται στην επιλογή «Άνοιγμα παραδειγμάτων» στο μενού Αρχείο του VEXcode V5.
Σύνταξη ενός προσαρμοσμένου προγράμματος χρήστη με ένα από τα προγράμματα VEXcode.

Γραμμή εργαλείων VEXcode V5 με ανοιχτό το μενού Αρχείο και επισημασμένη την επιλογή Άνοιγμα Παραδειγμάτων. Η επιλογή Άνοιγμα Παραδειγμάτων είναι η πέμπτη επιλογή στο μενού, κάτω από τα Νέα Έργα Μπλοκ, Νέο Έργο Κειμένου, Άνοιγμα και Άνοιγμα Πρόσφατων. Δίπλα στο στιγμιότυπο οθόνης, εμφανίζεται η μικρογραφία για το παράδειγμα έργου Ανίχνευση αντικειμένων (Οπτικά).

Αυτά τα χαρακτηριστικά περιλαμβάνουν:

Εντοπισμός αντικειμένου. Αυτή η λειτουργία επιτρέπει στο ρομπότ σας να ανιχνεύει ένα αντικείμενο όταν αυτό βρεθεί εντός της εμβέλειας του οπτικού αισθητήρα. Μια διασκεδαστική πρόκληση στην τάξη θα ήταν να τοποθετήσετε αντικείμενα με διαφορετική ανακλαστικότητα μπροστά από τον αισθητήρα, όπως ένα μπλοκ από μαύρο αφρώδες ελαστικό ή μια γυαλιστερή μπάλα από αλουμινόχαρτο, για να δείτε αν η επιφάνεια του αντικειμένου έχει κάποια επίδραση στην ανίχνευσή του.

Ο οπτικός αισθητήρας V5 απεικονίζεται τοποθετημένος σε έναν βραχίονα με δαγκάνα σε μια κατασκευή ρομπότ V5. Μια σειρά από διαφορετικά δείγματα χρωμάτων τοποθετούνται ένα προς ένα μπροστά από τον αισθητήρα.

Εντοπισμός χρώματος. Αυτή η λειτουργία επιτρέπει στο ρομπότ σας να αναγνωρίζει το χρώμα ενός αντικειμένου. Μια διασκεδαστική δραστηριότητα στην τάξη θα ήταν να πάρετε μερικά δείγματα χρωμάτων από το κατάστημα με είδη κιγκαλερίας σε διαφορετικά χρώματα (κόκκινο, πράσινο, μπλε, κίτρινο, πορτοκαλί, μοβ, κυανό) και να δείτε αν η απόχρωση του χρώματος επηρεάζει την ανίχνευσή του.

Μετρήστε το ποσοστό φωτεινότητας του περιβάλλοντος φωτός. Αυτή η λειτουργία επιτρέπει στο ρομπότ σας να μετρά τη φωτεινότητα του φωτός γύρω του. Μια διασκεδαστική δραστηριότητα στην τάξη είναι να χρησιμοποιήσετε αυτήν τη λειτουργία για να μετρήσετε την ποσότητα φωτός σε ένα δωμάτιο με τα φώτα της τάξης αναμμένα και τα φώτα της τάξης σβηστά. Στη συνέχεια, γράψτε ένα προσαρμοσμένο πρόγραμμα χρήστη, έτσι ώστε όταν τα φώτα στο δωμάτιο είναι αναμμένα, το ρομπότ σας να κινείται σε κύκλο και όταν τα φώτα είναι σβηστά, να σταματά να κινείται.

Τροχός χρωμάτων που δείχνει πώς ο κύκλος 360 μοιρών συσχετίζεται με μια τιμή απόχρωσης. Το κόκκινο χρώμα βρίσκεται σε βαθμό 0, το πράσινο χρώμα βρίσκεται σε βαθμό 120 και το μπλε χρώμα βρίσκεται σε βαθμό 240.

Μετρήστε την απόχρωση ενός χρώματος σε μοίρες. Αυτή η λειτουργία επιτρέπει στο ρομπότ σας να παρέχει έναν αριθμό για την απόχρωση ή το χρώμα ενός αντικειμένου. Ο οπτικός αισθητήρας αναφέρει την αντίστοιχη τιμή απόχρωσης σε μοίρες από 0 έως 359 με βάση τον παρακάτω χρωματικό κύκλο. Αυτό παρέχει μια πιο ακριβή μέτρηση του χρώματος σε σύγκριση με μια γενικευμένη ονομασία κόκκινου, πράσινου ή μπλε. Μια διασκεδαστική δραστηριότητα στην τάξη θα ήταν να μετρήσετε την απόχρωση διαφορετικών αντικειμένων στην αίθουσα και να δείτε ποιος μαθητής μπορεί να βρει το αντικείμενο με τον υψηλότερο αριθμό απόχρωσης.

Χρήσεις του οπτικού αισθητήρα σε ένα ρομπότ αγώνων

Ο οπτικός αισθητήρας θα παρέχει ένα εξαιρετικό ανταγωνιστικό πλεονέκτημα για τα ρομπότ ανταγωνισμού. Η ικανότητα ανίχνευσης αντικειμένων και του χρώματός τους θα παρέχει πολλές πληροφορίες κατά τον σχεδιασμό αυτόνομων ρουτινών.

Η παρουσία ενός αντικειμένου και η απόχρωση του χρώματος θα παρέχουν χρήσιμες πληροφορίες για την ανίχνευση κομματιών του παιχνιδιού ή/και τερμάτων.

Ο οπτικός αισθητήρας V5 απεικονίζεται τοποθετημένος σε έναν βραχίονα με δαγκάνα σε μια κατασκευή ρομπότ V5. Μια κόκκινη μπάλα εμφανίζεται μπροστά από τον αισθητήρα, για να υποδείξει ότι ο οπτικός αισθητήρας θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση ενός χρωματιστού αντικειμένου παιχνιδιού σε έναν διαγωνισμό.

Για παράδειγμα, στο διαγωνιστικό παιχνίδι ρομποτικής VEX 2020-2021, Change Up, ένας οπτικός αισθητήρας θα μπορούσε να γωνιάσει για να σαρώσει το δάπεδο μπροστά από την εισαγωγή αέρα του ρομπότ σας. Μόλις εντοπιστεί μία από τις χρωματιστές μπάλες της συμμαχίας σας, αυτό θα μπορούσε να ενεργοποιήσει αυτόματα την εισαγωγή αέρα του ρομπότ και να σηκώσει την μπάλα.

Ανεξάρτητα από την εφαρμογή για την οποία χρησιμοποιείται ο οπτικός αισθητήρας 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 οπτικός αισθητήρας είναι διαθέσιμος στον ιστότοπο VEX.