설명
초음파 거리 측정기 는 반향 위치 측정을 위해 초음파 소리를 사용하여 센서와 소리가 반사되는 물체 사이의 거리를 측정하는 센서입니다. 거리 측정기는 3선 시리즈 센서 중 하나입니다. 2개의 3선 케이블이 있습니다. 40KHz 스피커에 전원을 공급하는 검정색, 빨간색, 주황색 "출력" 케이블이 있습니다. 고주파 마이크 수신기에서 신호를 다시 보내는 검정색, 빨간색, 노란색 "입력" 케이블이 있습니다. (참고: 정상적인 청력 범위는 일반적으로 0.02KHz에서 20KHz 사이이므로 이 센서에서 생성되는 소리는 대부분의 사람들이 들을 수 있는 것보다 훨씬 높아야 합니다.)
3선 센서V5 Robot Brain 또는 Cortex와 됩니다. 해당 센서 케이블은 3선 연장 케이블을 사용하여 연장할 수 있습니다.
초음파 거리 측정기가 V5 Brain과 함께 작동하려면 두 센서 케이블이 모두 V5 Brain 3선 포트에 완전히 삽입되어야 합니다. 출력 케이블을 3선 포트에 연결하고 입력 케이블을 다음 연속 3선 포트에 연결해야 합니다.
예를 들어, 센서에 "OUTPUT"이라고 표시된 케이블(검은색, 빨간색, 주황색)을 3-Wire 포트 A에 꽂은 다음 "INPUT"이라고 표시된 케이블(검은색, 빨간색, 노란색)을 연결해야 합니다. 3선 포트 B에 연결하십시오.참고: 특정 포트 쌍(AB, CD, EF 및 GH)만 작동합니다.
초음파 거리 측정기는 고급 센서 키트 에 포함되어 있으며 여기에서 구입할 수도 있습니다 .
| 거리 측정기 | 3선 포트 2개 |
초음파 거리 측정기의 작동 방식
초음파 거리 측정기 센서를 사용하면 로봇이 고주파 음파를 사용하여 경로에 있는 장애물을 감지할 수 있습니다. 센서는 반사 표면에 반사되어 센서로 되돌아오는 40KHz 음파를 방출합니다. 그런 다음 파동이 센서로 돌아오는 데 걸리는 시간을 이용하여 물체까지의 거리를 계산할 수 있습니다.
거리 측정기의 사용 가능한 범위는 1.5인치(3.0cm)에서 115인치(300cm) 사이입니다. 센서가 1.5인치 미만의 물체를 측정하려고 시도하면 소리가 너무 빨리 반향되어 센서가 감지할 수 없으며 115인치를 훨씬 초과하면 소리의 강도가 너무 약해 감지할 수 없습니다.
음파의 특성이 이 범위에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 감지되는 물체가 딱딱한 표면(예: 2016-2017 VRC 게임, 스타 스트라이크에 사용된 대형 패브릭 큐브)이 없는 경우 음파가 흡수되어 센서가 정확한 판독값을 반환하지 못할 수 있습니다. .
또한 감지되는 물체가 공처럼 구형이거나 불규칙한 모양인 경우 음파가 산란되어 센서에서 광범위한 값이 반환될 수 있습니다. 그러나 초음파 거리 측정기는 편평하고 단단한 표면까지의 거리를 측정하는 데 사용될 때 유용하고 정확한 측정을 제공합니다.
초음파 거리 측정기는 VEXcode V5또는 VEXcode Pro V5와 같은 프로그래밍 언어와 쌍을 이루어 뇌가 센서의 거리 값을 사용하여 로봇을 제어하도록 하는 사용자 프로그램을 만들어야 합니다. 거리 측정기는 인치 또는 밀리미터 단위로 거리를 측정할 수 있습니다.
초음파 거리 측정기의 일반적인 용도:
초음파 거리 측정기는 근접 센서의 일종으로, 물체를 만지지 않고도 감지할 수 있습니다. 이는 센서가 로봇 경로에 있는 장애물을 충돌하기 전에 감지할 수 있음을 의미합니다. 초음파 거리 측정기를 사용하는 방법에 대한 몇 가지 예는 다음과 같습니다.
장애물 회피: 물체를 조기에 감지함으로써 장애물이 필드 요소, 게임 조각 또는 다른 로봇인지 여부에 관계없이 장애물을 피하기 위해 로봇을 정지하거나 회전하도록 프로그래밍할 수 있습니다.
초음파 거리 측정기는 많은 자동차에서 경로에 있는 물체를 감지하고 운전자에게 경고하거나 회피 조치를 취하는 데 사용됩니다.
제스처 제어: 흥미로운 교실 활동은 초음파 거리 측정기의 방향을 지정하여 손이 센서의 특정 거리 범위 내에서 움직일 수 있도록 하는 것입니다. 로봇이 이 동작을 감지하면 동작을 변경할 수 있습니다. 예를 들어, 센서 위로 손을 흔들기 전까지는 로봇이 움직이지 않는 이벤트로 사용될 수 있습니다. 대부분의 로봇 게임에는 자율 경기 기간 동안 로봇과 이러한 유형의 인간 상호 작용을 금지하는 특정 규칙이 있습니다.
탐색: 초음파 거리 측정기는 피드백 제어 루프에 사용되어 로봇의 동작을 제어할 수 있습니다. 이는 벽에서 특정 거리를 이동한 후 멈추거나, 벽을 향해 특정 거리를 이동한 다음 방향을 바꾸어 다른 방향으로 이동하거나, 팔과 발톱이 정확히 위치하도록 물체로부터 올바른 거리를 멈추는 등의 동작일 수 있습니다. 물건을 집는 올바른 위치.
로봇이 초음파 거리 측정기를 사용하여 탐색할 때 비례 피드백 제어를 사용하는 것이 도움이 될 수 있습니다. 이는 오류(로봇의 목표 거리와 실제 거리의 차이)가 드라이브트레인에 대한 전력 비율을 조정하는 데 사용된다는 것을 의미합니다.
로봇이 원하는 거리에 가까워질수록(오차가 더 작기 때문에) 지정된 목표 거리에 도달하여 멈출 때까지 속도가 느려집니다. 이 기술은 로봇의 이동 속도가 너무 빠른 경우 발생할 수 있는 목표 거리를 초과하는 것을 로봇이 방지하는 데 도움이 됩니다.
경쟁 로봇에서 초음파 거리 측정기의 사용:
초음파 거리 측정기는 경기용 로봇에 사용될 때 매우 유용할 수 있습니다. 이미 언급한 장애물 회피 및 탐색 외에도 일부 고급 동작을 위해 한 쌍의 거리 측정기를 로봇에 장착할 수 있습니다. 이 두 센서는 로봇의 같은 쪽에 장착되어야 하며 섀시 측면의 반대쪽 모서리에 배치하는 등 거리를 두고 분리되어야 합니다.
방향 및 타겟팅: 두 개의 초음파 거리 측정기가 서로 거리를 두고 장착되면 각각 필드의 주변 벽이나 기타 평평한 필드 요소까지의 두 거리를 측정할 수 있습니다. V5 Brain은 센서 사이에 설정된 거리와 측정된 두 거리 사이의 차이를 사용하여 로봇이 벽을 기준으로 향하는 각도를 계산할 수 있습니다.
이러한 측정값은 로봇이 자율 경로의 다음 단계를 시작하기 전에 로봇의 각도를 조정하는 데 사용될 수 있으며, 게임 조각을 쏘기 전에 플라이휠과 같은 던지는 조작기를 타겟팅하고 조정하는 데 사용될 수 있습니다.
2차 검증: 방향 및 타겟팅에 대해 설명한 것과 동일한 기술을 사용하여 두 개의 초음파 거리 측정기를 사용하여 로봇의 각도를 측정할 수 있습니다. 이 경우 각도는 복잡한 자율 경로 중 지정된 지점에서 기본 센서(예: 자이로/관성 센서) 측정값의 판독값을 확인하는 데 사용될 수 있습니다.
거리 측정기에 로봇이 예상 방향에서 벗어났음을 나타내는 경우 로봇은 기본 센서를 활용하여 경로를 계속하기 전에 두 거리 측정기의 판독값을 사용하여 조정 및 재보정할 수 있습니다.
초음파 거리 측정기가 주변 벽에서 10인치 떨어진 곳에서 정지하는 것과 같은 단순한 동작에 사용되거나 경기장 건너편에서 깃발을 치기 위해 공을 정확하게 쏘는 것과 같은 매우 복잡한 기능에 사용되는지 여부는 기본이 되는 음파의 특성에 따라 결정됩니다. 센서 측정값을 고려해야 합니다. 즉, 원형, 불규칙한 모양 또는 부드러운 흡수 표면에 대한 거리를 측정할 때 초음파 거리 측정기의 값이 일관되거나 정확할 것으로 기대하지 않습니다.
대부분의 센서와 마찬가지로 초음파 거리 측정기는 경기의 자율 부분에서 주로 사용되지만, 창의적인 사고를 통해 상위 팀은 센서를 사용하여 로봇의 운전자 제어를 향상시킬 수 있습니다.