V5 3-वायर अल्ट्रासोनिक रेंज फाइंडर का उपयोग करना

विवरण

अल्ट्रासोनिक रेंज फाइंडर एक सेंसर है जो सेंसर और उस वस्तु के बीच की दूरी को मापने के लिए इकोलोकेशन के लिए अल्ट्रासोनिक ध्वनि का उपयोग करता है जिससे ध्वनि वापस परावर्तित हो रही है। रेंज फाइंडर 3-वायर श्रृंखला सेंसरों में से एक है। इसमें दो 3-तार केबल हैं। एक काला, लाल और नारंगी रंग का "आउटपुट" केबल है जो 40KHz स्पीकर को शक्ति प्रदान करता है; और एक काला, लाल और पीला रंग का "इनपुट" केबल है जो अपने उच्च आवृत्ति वाले माइक्रोफोन रिसीवर से सिग्नल वापस भेजता है। (नोट: सामान्य श्रवण सीमा आमतौर पर 0.02 KHz और 20 KHz के बीच होती है, इसलिए इस सेंसर द्वारा उत्पन्न ध्वनि अधिकांश लोगों की सुनने की क्षमता से काफी ऊपर होनी चाहिए।)

3-तार सेंसर V5 रोबोट ब्रेन या कॉर्टेक्स के साथ हैं उनके सेंसर केबल को 3-वायर एक्सटेंशन केबल.का उपयोग करके बढ़ाया जा सकता है

अल्ट्रासोनिक रेंज फाइंडर को V5 ब्रेन के साथ कार्यात्मक बनाने के लिए, दोनों सेंसर केबलों को पूरी तरह से V5 ब्रेन 3-वायर पोर्ट में डालने की आवश्यकता है। आउटपुट केबल को 3-तार वाले पोर्ट में प्लग किया जाना चाहिए और इनपुट केबल को अगले 3-तार वाले पोर्ट में प्लग किया जाना चाहिए

उदाहरण के लिए, सेंसर पर "OUTPUT" लेबल वाली (काली, लाल और नारंगी) केबल को 3-तार वाले पोर्ट A में प्लग किया जा सकता है, और फिर "INPUT" लेबल वाली (काली, लाल और पीली) केबल को 3-तार वाले पोर्ट B में प्लग करना होगा।नोट: केवल पोर्ट के विशिष्ट जोड़े ही काम करेंगे (AB, CD, EF और GH)।

अल्ट्रासोनिक रेंज फाइंडर उन्नत सेंसर किट में शामिल है और इसे यहां भी खरीदा जा सकता है।

रेंज फाइंडर	दो 3-वायर पोर्ट

अल्ट्रासोनिक रेंज फाइंडर कैसे काम करता है

अल्ट्रासोनिक रेंज फाइंडर सेंसर रोबोट को उच्च आवृत्ति ध्वनि तरंगों का उपयोग करके अपने रास्ते में आने वाली बाधाओं का पता लगाने में सक्षम बनाता है। सेंसर 40KHz ध्वनि तरंग उत्सर्जित करता है जो परावर्तक सतह से टकराकर सेंसर पर वापस लौटती है। फिर, तरंग को सेंसर तक वापस आने में लगने वाले समय का उपयोग करके, वस्तु की दूरी की गणना की जा सकती है। यह प्रक्रिया नीचे दिए गए एनिमेशन में दिखाई गई है।

रेंज फाइंडर की उपयोगी रेंज 1.5” (3.0 सेमी) और 115” (300 सेमी) के बीच है। जब सेंसर 1.5” से कम दूरी पर किसी वस्तु को मापने का प्रयास करता है, तो ध्वनि इतनी तेजी से प्रतिध्वनित होती है कि सेंसर उसे पहचान नहीं पाता और 115” से अधिक दूरी पर ध्वनि की तीव्रता इतनी कमजोर होती है कि उसे पहचान पाना मुश्किल होता है

ध्वनि तरंगों के गुण इस सीमा को प्रभावित करते हैं। उदाहरण के लिए, यदि जिस वस्तु का पता लगाया जा रहा है, उसकी सतह कठोर नहीं है (जैसे कि 2016-2017 वीआरसी गेम, स्टार स्ट्रक में उपयोग किए गए कपड़े के बड़े क्यूब्स) तो ध्वनि तरंगें अवशोषित हो सकती हैं और सेंसर सटीक रीडिंग नहीं दे सकता है

इसके अतिरिक्त, यदि पता लगाई जा रही वस्तु गेंद की तरह गोलाकार है या अनियमित आकार की है, तो ध्वनि तरंगें बिखर सकती हैं और सेंसर से मानों की एक विस्तृत श्रृंखला वापस आ सकती है। हालाँकि, अल्ट्रासोनिक रेंज फाइंडर एक सपाट कठोर सतह की दूरी को मापने के लिए उपयोग किए जाने पर उपयोगी सटीक माप प्रदान करता है।

अल्ट्रासोनिक रेंज फाइंडर को प्रोग्रामिंग भाषा जैसे VEXcode V5या VEXcode Pro V5 के साथ जोड़ा जाना चाहिए, ताकि रोबोट को नियंत्रित करने के लिए सेंसर से दूरी मान का उपयोग करने हेतु मस्तिष्क के लिए एक उपयोगकर्ता प्रोग्राम बनाया जा सके। रेंज फाइंडर दूरी को इंच या मिलीमीटर में माप सकता है

अल्ट्रासोनिक रेंज फाइंडर के सामान्य उपयोग:

अल्ट्रासोनिक रेंज फाइंडर एक प्रकार का प्रॉक्सिमिटी सेंसर है, जिसका अर्थ है कि यह किसी वस्तु को छुए बिना उसका पता लगा सकता है। इसका मतलब यह है कि सेंसर रोबोट के रास्ते में आने वाली किसी बाधा का उससे टकराने से पहले ही पता लगा सकता है। अल्ट्रासोनिक रेंज फाइंडर का उपयोग कैसे किया जा सकता है, इसके कुछ उदाहरण इस प्रकार हैं:

बाधा से बचाव: किसी वस्तु का शीघ्र पता लगाकर, रोबोट को बाधा से बचने के लिए रुकने या मुड़ने के लिए प्रोग्राम किया जा सकता है, चाहे वह बाधा कोई फील्ड तत्व, गेम पीस या कोई अन्य रोबोट हो।

कई कारें अपने रास्ते में आने वाली वस्तुओं का पता लगाने और चालक को सचेत करने या बचाव संबंधी कार्रवाई करने के लिए रेंज फाइंडर का उपयोग करती हैं। नीचे दिया गया एनिमेशन अल्ट्रासोनिक रेंज फाइंडर का उपयोग करके दीवार से टकराने से बचने का तरीका दिखाता है

हावभाव नियंत्रण: एक दिलचस्प कक्षा गतिविधि अल्ट्रासोनिक रेंज फाइंडर को इस प्रकार से स्थापित करना है कि सेंसर की एक निश्चित दूरी सीमा के भीतर हाथ को घुमाया जा सके। जब रोबोट इस गति का पता लगाता है तो वह अपना व्यवहार बदल सकता है। उदाहरण के लिए, इसका उपयोग एक ऐसी घटना के रूप में किया जा सकता है, जिसमें रोबोट तब तक नहीं हिलेगा, जब तक सेंसर पर हाथ नहीं फिराया जाता। अधिकांश रोबोटिक्स खेलों में विशिष्ट नियम होते हैं जो मैच की स्वायत्त अवधि के दौरान रोबोट के साथ इस प्रकार की मानवीय बातचीत को प्रतिबंधित करते हैं

नेविगेशन: रोबोट के व्यवहार को नियंत्रित करने के लिए फीडबैक कंट्रोल लूप के लिए अल्ट्रासोनिक रेंज फाइंडर का उपयोग किया जा सकता है। इसमें दीवार से एक निश्चित दूरी पर जाकर रुकना, दीवार की ओर एक निश्चित दूरी पर जाकर फिर दूसरी दिशा में मुड़ना, या किसी वस्तु से सही दूरी पर रुकना ताकि हाथ और पंजे वस्तु को उठाने के लिए बिल्कुल सही स्थिति में हों, जैसे व्यवहार शामिल हो सकते हैं। नीचे दिए गए एनिमेशन को देखें जिसमें अल्ट्रासोनिक रेंज फाइंडर का उपयोग पंजे के सामने किसी वस्तु का पता लगाने और फिर उसे उठाने के लिए किया जा रहा है

जब कोई रोबोट नेविगेट करने के लिए अल्ट्रासोनिक रेंज फाइंडर का उपयोग कर रहा हो, तो आनुपातिक फीडबैक नियंत्रण का उपयोग करना सहायक हो सकता है। इसका मतलब यह है कि त्रुटि (रोबोट की लक्ष्य दूरी और उसकी वास्तविक दूरी के बीच का अंतर) का उपयोग ड्राइवट्रेन को प्रतिशत शक्ति समायोजित करने के लिए किया जाता है

इससे रोबोट अपनी इच्छित दूरी के करीब पहुंचने पर धीमा हो जाता है (क्योंकि त्रुटि छोटी होती है) जब तक कि वह निर्दिष्ट लक्ष्य दूरी तक नहीं पहुंच जाता और रुक नहीं जाता। यह तकनीक रोबोट को लक्ष्य दूरी से आगे जाने से रोकेगी, जो कि उसकी यात्रा की गति बहुत तेज होने पर हो सकता है

प्रतियोगिता रोबोट पर अल्ट्रासोनिक्स रेंज फाइंडर्स का उपयोग:

अल्ट्रासोनिक रेंज फाइंडर प्रतिस्पर्धा रोबोट पर उपयोग किए जाने पर अत्यंत उपयोगी हो सकते हैं। बाधा से बचाव और नेविगेशन के अलावा, जिनका पहले ही उल्लेख किया जा चुका है, कुछ उन्नत व्यवहारों के लिए रोबोट पर रेंज फाइंडर्स की एक जोड़ी लगाई जा सकती है। इन दोनों सेंसरों को रोबोट के एक ही तरफ लगाना होगा और एक दूसरे से कुछ दूरी पर रखना होगा, जैसे कि उन्हें चेसिस के विपरीत कोनों पर रखना होगा

अभिविन्यास और लक्ष्य निर्धारण: जब दो अल्ट्रासोनिक रेंज फाइंडर को उनके बीच की दूरी के साथ माउंट किया जाता है, तो वे प्रत्येक क्षेत्र की परिधि दीवार या अन्य सपाट क्षेत्र तत्वों की दो दूरियों को माप सकते हैं। सेंसरों के बीच निर्धारित दूरी और दो मापी गई दूरियों के बीच किसी भी अंतर का उपयोग करके V5 ब्रेन उस कोण की गणना कर सकता है जिस पर रोबोट दीवार के संदर्भ में स्थित है

मापों का उपयोग रोबोट के स्वायत्त पथ के अगले चरण को शुरू करने से पहले उसके कोण को समायोजित करने के लिए किया जा सकता है, या इनका उपयोग फ्लाईव्हील जैसे थ्रोइंग मैनिपुलेटर को लक्षित करने और समायोजित करने के लिए किया जा सकता है, इससे पहले कि वह अपने गेम पीस को शूट करे। दिएएनिमेशन को देखें जिसमें एक रोबोट आर्म से जुड़ा अल्ट्रासोनिक रेंज फाइंडर गेम ऑब्जेक्ट को सटीक रूप से लक्ष्य में रखने के लिए उपयोग किया जाता है

द्वितीयक सत्यापन: अभिविन्यास और लक्ष्यीकरण के लिए वर्णित समान तकनीक का उपयोग करते हुए, रोबोट के कोण को मापने के लिए दो अल्ट्रासोनिक रेंज फाइंडर का उपयोग किया जा सकता है। इस मामले में, कोण का उपयोग एक जटिल स्वायत्त पथ के दौरान एक निर्दिष्ट बिंदु पर प्राथमिक सेंसर (जैसे जायरो/जड़त्वीय सेंसर) माप की रीडिंग को सत्यापित करने के लिए किया जा सकता है

यदि रेंज फाइंडर यह संकेत देते हैं कि रोबोट अपने अपेक्षित अभिविन्यास से भटक गया है, तो रोबोट को प्राथमिक सेंसर का उपयोग करते हुए अपने पथ पर आगे बढ़ने से पहले दो रेंज फाइंडर की रीडिंग का उपयोग करके समायोजित और पुनः अंशांकित किया जा सकता है।

चाहे अल्ट्रासोनिक रेंज फाइंडर का उपयोग सरल कार्य के लिए किया जाए, जैसे परिधि की दीवार से 10 इंच की दूरी पर रुकना, या किसी बहुत जटिल कार्य के लिए, जैसे खेल के मैदान के पार से झंडे पर गेंद को सटीकता से मारना, ध्वनि तरंगों के गुणों पर विचार किया जाना चाहिए, जो सेंसर के मापन का आधार हैं। दूसरे शब्दों में, गोल, अनियमित आकार या नरम अवशोषक सतहों की दूरी मापते समय अल्ट्रासोनिक रेंज फाइंडर से प्राप्त मानों के सुसंगत या सटीक होने की अपेक्षा न करें

अधिकांश सेंसरों की तरह, अल्ट्रासोनिक रेंज फाइंडर्स का उपयोग मुख्य रूप से मैच के स्वायत्त भाग के दौरान किया जाता है, हालांकि कुछ रचनात्मक सोच के साथ, शीर्ष टीमें रोबोट पर अपने चालक नियंत्रण को बढ़ाने के लिए सेंसर का उपयोग कर सकती हैं।