Descrizione
Il telemetro a ultrasuoni è un sensore che utilizza gli ultrasuoni per l'ecolocalizzazione per misurare la distanza tra il sensore e l'oggetto da cui viene riflesso il suono. Il telemetro è uno dei sensori della serie a 3 fili. Ha due cavi a 3 fili. C'è un cavo "Uscita" nero, rosso e arancione che invia energia a un altoparlante da 40 KHz; e un cavo "Input" nero, rosso e giallo che invia un segnale dal ricevitore del microfono ad alta frequenza. (Nota: il range uditivo normale è tipicamente compreso tra 0,02 KHz e 20 KHz, quindi il suono prodotto da questo sensore dovrebbe essere ben al di sopra di quello che la maggior parte delle persone può sentire.)
I sensori a 3 fili sono compatibili con il cervello robot V5 o la corteccia. I loro cavi dei sensori possono essere estesi utilizzando Cavi di estensione a 3 fili.
Affinché il telemetro a ultrasuoni funzioni con il V5 Brain, entrambi i cavi del sensore devono essere completamente inseriti nelle porte a 3 fili del V5 Brain. Il cavo di uscita deve essere collegato a una porta a 3 fili e il cavo di ingresso deve essere collegato alla successiva porta a 3 fili consecutiva.
Ad esempio, il cavo (nero, rosso e arancione) etichettato “OUTPUT” sul sensore potrebbe essere collegato alla porta A a 3 fili, quindi il cavo (nero, rosso e giallo) etichettato “INPUT” dovrà essere collegato alla porta a 3 fili B.Nota: funzioneranno solo coppie specifiche di porte (AB, CD, EF e GH).
Il telemetro a ultrasuoni è incluso nel kit sensore avanzato e può essere acquistato anche qui.
| Telemetro | Due porte a 3 fili |
|---|---|
Come funziona il telemetro a ultrasuoni
Il sensore del telemetro a ultrasuoni consente a un robot di rilevare gli ostacoli sul suo percorso utilizzando onde sonore ad alta frequenza. Il sensore emette un'onda sonora a 40 KHz che rimbalza su una superficie riflettente e ritorna al sensore. Quindi, utilizzando la quantità di tempo necessaria affinché l'onda ritorni al sensore, è possibile calcolare la distanza dall'oggetto. Questo processo è illustrato nell'animazione sottostante.
La portata utilizzabile del telemetro è compresa tra 1,5" (3,0 cm) e 115" (300 cm). Quando il sensore tenta di misurare un oggetto a meno di 1,5", il suono riecheggia troppo velocemente perché il sensore possa rilevarlo e molto oltre 115" l'intensità del suono è troppo debole per essere rilevata.
Le proprietà delle onde sonore influiscono su questo intervallo. Ad esempio, se l'oggetto rilevato non ha una superficie dura (come i grandi cubi di tessuto utilizzati nel gioco VRC 2016-2017, Star strike) le onde sonore potrebbero essere assorbite e il sensore potrebbe non restituire una lettura accurata .
Inoltre, se l'oggetto rilevato è sferico come una palla o ha una forma irregolare, le onde sonore potrebbero essere disperse e causare la restituzione di un'ampia gamma di valori dal sensore. Tuttavia, il telemetro a ultrasuoni fornisce una misurazione precisa e utile se utilizzato per misurare la distanza da una superficie piana e dura.
Il telemetro a ultrasuoni deve essere abbinato a un linguaggio di programmazione come VEXcode V5o VEXcode Pro V5 per creare un programma utente affinché Brain utilizzi il valore della distanza dal sensore per controllare il robot. Il telemetro può misurare la distanza in pollici o millimetri.
Usi comuni di un telemetro a ultrasuoni:
Un telemetro a ultrasuoni è un tipo di sensore di prossimità, il che significa che può rilevare un oggetto senza toccarlo. Ciò significa che il sensore può rilevare un ostacolo sul percorso del robot prima di colpirlo. Alcuni esempi di come può essere utilizzato un telemetro a ultrasuoni includono:
Evitamento degli ostacoli: Rilevando tempestivamente un oggetto, un robot può essere programmato per fermarsi o girare per evitare l'ostruzione, indipendentemente dal fatto che l'ostacolo sia un elemento del campo, un pezzo di gioco o un altro robot.
I telemetri a ultrasuoni sono utilizzati da molte auto per rilevare gli ostacoli sul loro percorso e avvisare il conducente o intraprendere manovre evasive. L'animazione qui sotto mostra il telemetro a ultrasuoni utilizzato per evitare di urtare un muro.
Controllo gestuale: Un'interessante attività in classe consiste nell'orientare il telemetro a ultrasuoni in modo che una mano possa essere spostata entro una certa distanza dal sensore. Quando il robot rileva questo movimento può modificare il suo comportamento. Ad esempio, questo potrebbe essere utilizzato come un evento in cui il robot non si muoverà finché una mano non verrà mossa sopra il sensore. La maggior parte dei giochi di robotica hanno regole specifiche che vietano questo tipo di interazione umana con il robot durante il periodo autonomo della partita.
Navigazione: Un telemetro a ultrasuoni può essere utilizzato per un circuito di controllo a feedback per controllare il comportamento del robot. Potrebbe trattarsi di comportamenti come allontanarsi di una certa distanza da un muro e fermarsi, avvicinarsi di una certa distanza a un muro e poi girarsi per viaggiare in una direzione diversa, oppure fermarsi alla giusta distanza da un oggetto in modo che un braccio e un artiglio si trovino nella posizione corretta per afferrare l'oggetto. Guarda l'animazione qui sotto per vedere come il telemetro a ultrasuoni viene utilizzato per rilevare un oggetto davanti alla pinza e poi raccoglierlo.
Quando un robot utilizza un telemetro a ultrasuoni per navigare, può essere utile utilizzare un controllo di feedback proporzionale. Ciò significa che l'errore (la differenza tra la distanza target del robot e la sua distanza effettiva) viene utilizzato per regolare la potenza percentuale alla trasmissione.
Ciò fa sì che il robot rallenti man mano che si avvicina alla distanza desiderata (perché l'errore è minore) finché non raggiunge la distanza target specificata e si ferma. Questa tecnica aiuterà il robot a superare la distanza target, cosa che può accadere se la velocità di viaggio è troppo elevata.
Usi dei telemetri a ultrasuoni su un robot da competizione:
I telemetri a ultrasuoni possono essere estremamente utili se utilizzati su un robot da competizione. Oltre all'evitamento degli ostacoli e alla navigazione già menzionati, sul robot è possibile montare una coppia di telemetri per alcuni comportamenti avanzati. Questi due sensori dovranno essere montati sullo stesso lato del robot e separati da una distanza, ad esempio posizionandoli sugli angoli opposti del lato di un telaio.
Orientamento e puntamento: Quando due telemetri a ultrasuoni sono montati a una distanza tra loro, ciascuno di essi può misurare le due distanze rispetto al muro perimetrale del campo o ad altri elementi del campo piatto. Utilizzando la distanza impostata tra i sensori e l'eventuale differenza tra le due distanze misurate, V5 Brain può calcolare l'angolo di orientamento del robot rispetto al muro.
Queste misurazioni possono essere utilizzate per regolare l'angolo del robot prima che inizi la fase successiva del percorso autonomo, oppure possono essere utilizzate per puntare e regolare un manipolatore di lancio come un volano prima che spari il suo pezzo da gioco. Guarda l'animazione qui sotto per vedere il telemetro a ultrasuoni montato su un braccio robotico per posizionare con precisione un oggetto di gioco in un obiettivo.
Verifica secondaria: Utilizzando la stessa tecnica descritta per l'orientamento e il puntamento, è possibile utilizzare due telemetri a ultrasuoni per misurare l'angolo del robot. In questo caso, l'angolo può essere utilizzato per verificare la lettura della misurazione di un sensore primario (come un sensore giroscopico/inerziale) in un punto specifico durante un percorso autonomo complesso.
Se i telemetri indicano che il robot si è discostato dall'orientamento previsto, il robot può essere regolato e ricalibrato utilizzando le letture dei due telemetri prima di continuare il suo percorso utilizzando il sensore principale.
Sia che un telemetro a ultrasuoni venga utilizzato per un comportamento semplice come fermarsi a 10 pollici dal muro perimetrale o per una funzione molto complessa come sparare con precisione una palla per colpire una bandierina dall'altra parte del campo di gioco, le proprietà delle onde sonore che sono alla base della misurazione del sensore devono essere considerati. In altre parole, quando si misurano distanze da superfici rotonde, di forma irregolare o leggermente assorbenti, non aspettarsi che i valori del telemetro a ultrasuoni siano coerenti o accurati.
Come la maggior parte dei sensori, i telemetri a ultrasuoni vengono utilizzati principalmente durante la parte autonoma di una partita, tuttavia, con un po' di creatività, i migliori team possono utilizzare i sensori per migliorare il controllo del robot da parte del conducente.