Kuvaus
Ultrasonic Range Finder on anturi, joka käyttää ultraääntä kaikupaikannuksen mittaamiseen anturin ja kohteen välisen etäisyyden, josta ääni heijastuu takaisin. Range Finder on yksi 3-Wire-sarjan antureista. Siinä on kaksi 3-johtimista kaapelia. Siinä on musta, punainen ja oranssi "Output"-kaapeli, joka pulssii virtaa 40 kHz:n kaiuttimeen. ja musta, punainen ja keltainen "Input"-kaapeli, joka lähettää signaalin takaisin suurtaajuusmikrofonivastaanottimestaan. (Huomaa: normaali kuuloalue on tyypillisesti välillä 0,02 KHz - 20 KHz, joten tämän anturin tuottaman äänen tulisi olla selvästi suurempi kuin useimmat ihmiset kuulevat.)
3-johtimiset anturit ovat yhteensopivia V5 Robot Brainin tai Cortexin kanssa. Niiden anturikaapeleita voidaan jatkaa käyttämällä 3-johtimista jatkokaapeleita.
Jotta ultraäänietäisyysmittari toimisi V5 Brainin kanssa, molemmat anturin kaapelit on liitettävä kokonaan V5 Brainin 3-johtimiin portteihin. Lähtökaapeli on kytkettävä 3-johtimiseen porttiin ja tulokaapeli on kytkettävä seuraavaan peräkkäiseen 3-johtimiseen porttiin.
Esimerkiksi (musta, punainen ja oranssi) kaapeli, jossa on merkintä "OUTPUT", anturin voidaan kytkeä 3-johtimiseen porttiin A, ja sitten (musta, punainen ja keltainen) kaapeli, jossa on merkintä "INPUT", on kytkettävä 3-johtimiseen porttiin B.Huomautus: vain tietyt porttiparit toimivat (AB, CD, EF ja GH).
Ultraäänietäisyysmittari sisältyy Advanced Sensor Kit -pakettiin , ja sen voi myös ostaa täältä.
| Range Finder | Kaksi 3-johtimista porttia |
Kuinka ultraäänietäisyysmittari toimii
Ultrasonic Range Finder -anturin avulla robotti havaitsee tiellään olevat esteet käyttämällä korkeataajuisia ääniaaltoja. Anturi lähettää 40 kHz ääniaaltoa, joka pomppii pois heijastavasta pinnasta ja palaa anturiin. Sitten voidaan laskea etäisyys kohteeseen käyttämällä aikaa, joka kuluu aallon palaamiseen anturiin.
Range Finderin käyttöetäisyys on 1,5” (3,0 cm) - 115” (300 cm). Kun anturi yrittää mitata kohteen alle 1,5":n etäisyydellä, ääni kaikuu takaisin liian nopeasti, jotta anturi ei havaitse, ja paljon yli 115" äänen voimakkuus on liian heikko havaittavaksi.
Ääniaaltojen ominaisuudet vaikuttavat tähän alueeseen. Esimerkiksi, jos havaittavalla esineellä ei ole kovaa pintaa (kuten 2016-2017 VRC-pelissä käytetyt isot kangaskuutiot, Star struck), ääniaallot voivat imeytyä eikä anturi välttämättä anna tarkkaa lukemaa .
Lisäksi, jos havaittava kohde on pallomainen kuin pallo tai sen muoto on epäsäännöllinen, ääniaallot voivat hajaantua ja aiheuttaa laajan arvoalueen palautumisen anturista. Ultrasonic Range Finder tarjoaa kuitenkin hyödyllisen tarkan mittauksen, kun sitä käytetään etäisyyden mittaamiseen tasaiseen kovaan pintaan.
Ultrasonic Range Finder on liitettävä ohjelmointikieleen, kuten VEXcode V5tai VEXcode Pro V5, jotta aivoille voidaan luoda käyttäjäohjelma, joka käyttää anturin etäisyysarvoa robotin ohjaamiseen. Range Finder voi mitata etäisyyden tuumina tai millimetreinä.
Ultraäänietäisyysmittarin yleiset käyttötavat:
Ultraäänietäisyysmittari on eräänlainen läheisyysanturi, joka tarkoittaa, että se voi havaita kohteen koskematta siihen. Tämä tarkoittaa, että anturi voi havaita esteen robotin tiellä ennen kuin se osuu siihen. Joitakin esimerkkejä siitä, kuinka ultraäänietäisyysmittaria voidaan käyttää, ovat:
Esteiden välttäminen: Objektin varhaisen havaitsemisen avulla robotti voidaan ohjelmoida pysähtymään tai kääntymään välttääkseen esteen, oli kyseessä sitten kenttäelementti, pelinappula tai jokin muu robotti.
Ultraäänietäisyysmittaria käytetään monissa autoissa havaitsemaan esineitä niiden reitillä ja varoittamaan kuljettajaa tai ryhtymään väistäviin toimiin.
Eleohjaus: Mielenkiintoinen luokkahuonetoiminto on ultraäänietäisyysmittarin suuntaaminen siten, että kättä voidaan liikuttaa tietyn etäisyyden sisällä anturista. Kun robotti havaitsee tämän liikkeen, se voi muuttaa käyttäytymistään. Tätä voidaan käyttää esimerkiksi tapahtumana, jossa robotti ei liiku ennen kuin kättä heilautetaan anturin päällä. Useimmissa robotiikkapeleissä on erityiset säännöt, jotka kieltävät tämäntyyppisen ihmisen vuorovaikutuksen robotin kanssa ottelun autonomisena aikana.
Navigointi: Ultraäänietäisyysmittaria voidaan käyttää takaisinkytkentäohjaussilmukana robotin käyttäytymisen ohjaamiseen. Tämä voi olla käyttäytymistä, kuten siirtymistä tietyn matkan päässä seinästä ja pysähtymistä, siirtymistä tietyn matkan kohti seinää ja kääntymistä sitten matkustaakseen eri suuntaan tai pysähtymistä oikealle etäisyydelle esineestä, jotta käsi ja kynsi ovat juuri oikea asento esineen poimimiseen.
Kun robotti käyttää ultraäänietäisyysmittaria navigointiin, voi olla hyödyllistä käyttää suhteellista palauteohjausta. Tämä tarkoittaa, että virhettä (robotin tavoiteetäisyyden ja sen todellisen etäisyyden välistä eroa) käytetään voimansiirron prosentuaalisen tehon säätämiseen.
Tämä saa robotin hidastumaan, kun se lähestyy haluttua etäisyyttä (koska virhe on pienempi), kunnes se saavuttaa määritellyn tavoiteetäisyyden ja pysähtyy. Tämä tekniikka auttaa robottia ylittämään tavoiteetäisyyden, mikä voi tapahtua, jos sen kulkunopeus on liian nopea.
Ultraäänietäisyysmittarien käyttö kilpailurobotissa:
Ultraäänietäisyysmittarit voivat olla erittäin hyödyllisiä, kun niitä käytetään kilpailurobotissa. Jo mainittujen esteiden välttämisen ja navigoinnin lisäksi robottiin voidaan asentaa pari etäisyysmittaria joitain edistyneitä käyttäytymismalleja varten. Nämä kaksi anturia on asennettava robotin samalle puolelle ja erotettava toisistaan tietyllä etäisyydellä, esimerkiksi sijoitettava ne alustan sivun vastakkaisiin kulmiin.
Suuntaus ja kohdistus: Kun kaksi ultraäänietäisyysmittaria on asennettu etäisyyden väliin, ne voivat kumpikin mitata kaksi etäisyyttä kentän ulkoseinään tai muihin tasaisiin kenttäelementteihin. Käyttämällä asetettua etäisyyttä antureiden välillä ja mitä tahansa eroa kahden mitatun etäisyyden välillä V5 Brain voi laskea kulman, jonka robotti on suunnattu suhteessa seinään.
Näillä mittauksilla voidaan säätää robotin kulmaa ennen kuin se aloittaa seuraavan autonomisen polun vaiheen, tai niillä voidaan kohdistaa ja säätää heittomanipulaattoria kuten vauhtipyörää ennen kuin se ampuu pelinappulansa.
Toissijainen varmistus: Samaa tekniikkaa kuin suunnan ja kohdistuksen yhteydessä on kuvattu, kahta ultraäänietäisyysmittaria voidaan käyttää robotin kulman mittaamiseen. Tässä tapauksessa kulmaa voidaan käyttää ensisijaisen anturin (kuten gyro/inertia-anturin) mittauksen lukeman tarkistamiseen tietyssä pisteessä monimutkaisen autonomisen polun aikana.
Jos etäisyysmittarit osoittavat, että robotti on ajautunut odotetusta asennostaan, robotti voidaan säätää ja kalibroida uudelleen käyttämällä kahden etäisyysmittarin lukemia, ennen kuin se jatkaa matkaansa ensisijaisen anturin avulla.
Käytetäänpä ultraäänietäisyysmittaria yksinkertaiseen toimintaan, kuten pysähtymiseen 10 tuuman päähän seinästä tai erittäin monimutkaiseen toimintoon, kuten pallo ampumiseen tarkasti lippuun pelikentän toiselta puolelta, ääniaaltojen ominaisuudet ovat perusta. anturin mittaus on otettava huomioon. Toisin sanoen, kun mittaat etäisyyksiä pyöreisiin, epäsäännöllisen muotoisiin tai pehmeisiin imukykyisiin pintoihin, älä odota Ultrasonic Range Finderin arvojen olevan yhdenmukaisia tai tarkkoja.
Kuten useimpia antureita, ultraäänietäisyysmittareita käytetään ensisijaisesti ottelun autonomisessa osassa, mutta luovalla ajattelulla huipputiimit voivat käyttää antureita parantaakseen kuljettajan robotin hallintaa.