Leírás
Az Ultrasonic Range Finder egy olyan érzékelő, amely ultrahangos hangot használ a visszhang meghatározásához, hogy megmérje az érzékelő és a tárgy közötti távolságot, amelyről a hang visszaverődik. A Range Finder a 3 vezetékes sorozat egyik érzékelője. Két 3 vezetékes kábele van. Van egy fekete, piros és narancssárga „Output” kábel, amely egy 40 kHz-es hangszórót táplál; és egy fekete, piros és sárga „Input” kábel, amely jelet küld vissza a nagyfrekvenciás mikrofonvevőjéből. (Megjegyzés: a normál hallástartomány jellemzően 0,02 KHz és 20 KHz között van, tehát az érzékelő által keltett hang jóval meghaladja azt, amit a legtöbb ember hall.)
A 3 vezetékes érzékelők kompatibilisek a V5 Robot Brainnel vagy a Cortexszel. Érzékelőkábeleik meghosszabbíthatók 3 vezetékes hosszabbító kábellel.
Ahhoz, hogy az ultrahangos tartománykereső működjön a V5 Brain készülékkel, mindkét érzékelőkábelt teljesen be kell illeszteni egy V5 Brain 3 vezetékes portba. A kimeneti kábelt egy 3 vezetékes porthoz, a bemeneti kábelt pedig a következő, egymást követő 3 vezetékes porthoz kell csatlakoztatni.
Például az érzékelőn található „OUTPUT” feliratú (fekete, piros és narancssárga) kábel csatlakoztatható az „A” 3-vezetékes porthoz, majd az „INPUT” feliratú (fekete, piros és sárga) kábeltMegjegyzés: csak bizonyos portpárok működnek (AB, CD, EF és GH).
Az ultrahangos távolságmérőt a Advanced Sensor Kit tartalmazza, és megvásárolható ittis.
| Távolságmérő | Két 3-vezetékes port |
|---|---|
Hogyan működik az ultrahangos távolságmérő
Az ultrahangos távolságkereső érzékelő lehetővé teszi a robot számára, hogy nagyfrekvenciás hanghullámok segítségével észlelje az útjában lévő akadályokat. Az érzékelő 40 kHz-es hanghullámot bocsát ki, amely visszaverődik a tükröződő felületről, és visszatér az érzékelőhöz. Ezután a hullámnak az érzékelőhöz való visszatéréséhez szükséges idő felhasználásával kiszámítható a tárgy távolsága. Ez a folyamat látható az alábbi animációban.
A Range Finder használható tartománya 1,5” (3,0 cm) és 115” (300 cm) között van. Amikor az érzékelő egy 1,5 hüvelyknél kisebb objektumot próbál meg mérni, a hang túl gyorsan visszhangzik ahhoz, hogy az érzékelő észlelje, és sokkal 115 hüvelyk felett a hang intenzitása túl gyenge ahhoz, hogy érzékelje.
A hanghullámok tulajdonságai befolyásolják ezt a tartományt. Például, ha az észlelt tárgynak nincs kemény felülete (például a 2016-2017-es VRC játékban használt nagy szövetkockák, Star struck), a hanghullámok elnyelhetik, és az érzékelő nem ad vissza pontos eredményt. .
Ezen túlmenően, ha az észlelt tárgy gömb alakú, vagy szabálytalan alakú, a hanghullámok szétszóródhatnak, és az érzékelőtől származó értékek széles tartományát eredményezhetik. Az ultrahangos tartománykereső azonban hasznos pontos mérést biztosít, ha sík kemény felülettől mérik a távolságot.
Az ultrahangos távolságmérőt párosítani kell egy programozási nyelvvel, például a VEXcode V5vagy a VEXcode Pro V5 nyelvvel, hogy létrehozzon egy felhasználói programot az agy számára, amely az érzékelőtől mért távolságértéket használja a robot vezérléséhez. A távolságmérő hüvelykben vagy milliméterben mérheti a távolságot.
Az ultrahangos távolságmérők gyakori felhasználási módjai:
Az ultrahangos távolságmérő egyfajta közelségérzékelő, amely azt jelenti, hogy képes érzékelni egy tárgyat anélkül, hogy megérintené. Ez azt jelenti, hogy az érzékelő képes észlelni egy akadályt a robot útjában, mielőtt eltalálná. Néhány példa az ultrahangos távolságmérő használatára:
Akadálykerülés: Egy objektum korai észlelésével a robot programozható megállásra vagy fordulásra, hogy elkerülje az akadályt, legyen szó mezőelemről, játékdarabról vagy más robotról.
Ultrahangos távolságmérőket sok autó használ az útjába kerülő tárgyak észlelésére, és a vezető figyelmeztetésére vagy kitérő manőverek megtételére. Az alábbi animáció az ultrahangos távolságmérő használatát mutatja be a falnak való ütközés elkerülésére.
Vezérlés kézmozdulatokkal: Érdekes tantermi tevékenység az ultrahangos távolságmérő tájolása, hogy a kezet az érzékelőtől bizonyos távolságtartományon belül el lehessen mozgatni. Amikor a robot érzékeli ezt a mozgást, megváltoztathatja a viselkedését. Ez például olyan eseményként használható, amikor a robot addig nem mozdul, amíg egy kezet nem intenek az érzékelő felett. A legtöbb robotikai játéknak sajátos szabályai vannak, amelyek tiltják az emberi interakciót a robottal a mérkőzés autonóm időszakában.
Navigáció: Egy ultrahangos távolságmérő használható visszacsatoló vezérlőhurokként a robot viselkedésének vezérlésére. Ez lehet olyan viselkedés, mint például egy bizonyos távolságra eltávolodni egy faltól és megállni, egy bizonyos távolságra elmozdulni egy fal felé, majd megfordulni, hogy egy másik irányba haladjon, vagy a megfelelő távolságra megállítani egy tárgyat, hogy a kar és a karom pontosan a megfelelő helyzetben legyen a tárgy felvételéhez. Az alábbi animáción látható, hogyan érzékeli az ultrahangos távolságmérő a karom előtt lévő tárgyat, majd hogyan veszi fel azt.
Ha egy robot ultrahangos távolságkeresőt használ a navigáláshoz, hasznos lehet az arányos visszacsatolás vezérlő használata. Ez azt jelenti, hogy a hiba (a robot céltávolsága és a tényleges távolság közötti különbség) a hajtáslánc százalékos teljesítményének beállítására szolgál.
Ez azt eredményezi, hogy a robot lelassul, ahogy közeledik a kívánt távolsághoz (mivel a hiba kisebb), amíg el nem éri a megadott céltávolságot és megáll. Ez a technika segít a robotnak abban, hogy túllépje a céltávolságot, ami akkor történhet meg, ha túl gyors a haladási sebessége.
Az ultrahangos távolságmérők használata versenyrobotokon:
Az ultrahangos távolságmérők rendkívül hasznosak lehetnek, ha versenyrobotokon használják. A már említett akadályelkerülésen és navigáción kívül egy pár távolságmérő is felszerelhető a robotra bizonyos haladó viselkedések érdekében. Ezt a két érzékelőt a robot ugyanazon oldalára kell felszerelni, és egymástól bizonyos távolságra kell elválasztani egymástól, például az alváz oldalának ellentétes sarkaira kell elhelyezni őket.
Tájékozódás és célzás: Ha két ultrahangos távolságmérőt úgy szerelnek fel, hogy távolság legyen közöttük, mindegyik meg tudja mérni a két távolságot a tábla kerületi falától vagy más sík mezőelemektől. Az érzékelők közötti beállított távolság és a két mért távolság közötti különbség felhasználásával a V5 Brain ki tudja számítani, hogy a robot milyen szögben áll a falhoz képest.
Ezek a mérések felhasználhatók a robot szögének beállítására, mielőtt megkezdené az autonóm útvonal következő lépését, vagy felhasználhatók egy dobómanipulátor, például egy lendkerék célzására és beállítására, mielőtt az kilövi a játékelemét. Tekintse meg az alábbi animációt, amelyen látható, hogyan lehet egy robotkarhoz rögzíteni az ultrahangos távolságmérőt, amely pontosan elhelyez egy játéktárgyat a kapuban.
Másodlagos ellenőrzés: Ugyanazt a technikát alkalmazva, mint a tájékozódásnál és a célzásnál, két ultrahangos távolságmérővel mérhető a robot szöge. Ebben az esetben a szög használható egy elsődleges érzékelő (például giroszkóp/tehetetlenségi érzékelő) mérésének leolvasásának ellenőrzésére egy összetett autonóm út során egy meghatározott ponton.
Ha a távolságmérők azt jelzik, hogy a robot eltért a várt irányától, a robot beállítható és újrakalibrálható a két távolságmérő leolvasásával, mielőtt az elsődleges érzékelőt használva folytatná útját.
Függetlenül attól, hogy az ultrahangos távolságmérőt olyan egyszerű viselkedésre használják, mint például a faltól 10 hüvelyk távolságra való megállásra, vagy olyan nagyon összetett funkcióra, mint például a labdával történő pontos lövések, hogy eltalálják a zászlót a játéktéren, a hanghullámok tulajdonságai képezik az alapját. az érzékelő mérését figyelembe kell venni. Más szóval, amikor távolságot mér kerek, szabálytalan alakú vagy lágy elnyelő felületekhez, ne várja el az ultrahangos tartománykeresőtől konzisztens vagy pontos értékeket.
A legtöbb szenzorhoz hasonlóan az ultrahangos távolságmérőket is elsősorban a mérkőzés autonóm szakaszában használják, de némi kreatív gondolkodásmód mellett a legjobb csapatok szenzorokat használhatnak a robot vezetői irányításának javítására.