Apraksts
Ultrasonic Range Finder ir sensors, kas izmanto ultraskaņas skaņu atbalss noteikšanai, lai izmērītu attālumu starp sensoru un objektu, no kura skaņa tiek atstarota. Diapazona meklētājs ir viens no 3 vadu sērijas sensoriem. Tam ir divi 3 vadu kabeļi. Ir melns, sarkans un oranžs "Output" kabelis, kas impulsē strāvu 40 kHz skaļrunim; un melns, sarkans un dzeltens “Ievades” kabelis, kas sūta signālu atpakaļ no augstfrekvences mikrofona uztvērēja. (Piezīme: parastais dzirdes diapazons parasti ir no 0,02 KHz līdz 20 KHz, tāpēc šī sensora radītajai skaņai ir jābūt krietni lielākai par to, ko dzird vairums cilvēku.)
3 vadu sensori ir saderīgi ar V5 Robot Brain vai Cortex. To sensoru kabeļus var pagarināt, izmantojot 3 vadu pagarinājuma kabeļus.
Lai ultraskaņas diapazona meklētājs darbotos kopā ar V5 Brain, abiem sensora kabeļiem jābūt pilnībā ievietotiem V5 Brain 3 vadu portos. Izvades kabelis ir jāpievieno 3 vadu portam, un ievades kabelis ir jāpievieno nākamajam secīgajam 3 vadu portam.
Piemēram, (melns, sarkans un oranžs) kabelis ar apzīmējumu “OUTPUT” uz sensora var tikt pievienots 3 vadu portam A, un pēc tam (melnajam, sarkanajam un dzeltenajam) kabelim ar apzīmējumu “INPUT” jāpievieno 3 vadu portam B.Piezīme: darbosies tikai noteikti portu pāri (AB, CD, EF un GH).
Ultraskaņas diapazona meklētājs ir iekļauts Advanced Sensor Kit un to var arī iegādāties šeit.
| Diapazona meklētājs | Divi 3 vadu porti |
Kā darbojas ultraskaņas diapazona meklētājs
Ultraskaņas diapazona meklētāja sensors ļauj robotam noteikt šķēršļus tā ceļā, izmantojot augstas frekvences skaņas viļņus. Sensors izstaro 40 kHz skaņas viļņu, kas atlec no atstarojošās virsmas un atgriežas sensorā. Pēc tam, izmantojot laiku, kas nepieciešams, lai vilnis atgrieztos sensorā, var aprēķināt attālumu līdz objektam.
Diapazona meklētāja izmantojamais diapazons ir no 1,5” (3,0 cm) līdz 115” (300 cm). Kad sensors mēģina izmērīt objektu, kura attālums ir mazāks par 1,5 collu, skaņa atbalsojas pārāk ātri, lai sensors to varētu noteikt, un daudz vairāk par 115 collu skaņas intensitāte ir pārāk vāja, lai to noteiktu.
Skaņas viļņu īpašības ietekmē šo diapazonu. Piemēram, ja objektam, kas tiek uztverts, nav cietas virsmas (piemēram, auduma lielie kubi, kas izmantoti 2016.–2017. gada VRC spēlē, “Zvaigzne iesita”), skaņas viļņi var tikt absorbēti un sensors var nerādīt precīzu rādījumu. .
Turklāt, ja objekts, kas tiek uztverts, ir sfērisks kā bumba vai tam ir neregulāra forma, skaņas viļņi var būt izkliedēti un izraisīt lielu vērtību diapazonu, kas tiek atgriezts no sensora. Tomēr ultraskaņas diapazona meklētājs nodrošina noderīgu precīzu mērījumu, ja to izmanto, lai izmērītu attālumu līdz līdzenai cietai virsmai.
Ultraskaņas diapazona meklētājs ir jāsavieno pārī ar programmēšanas valodu, piemēram, VEXcode V5vai VEXcode Pro V5, lai izveidotu lietotāja programmu, lai smadzenes izmantotu attāluma vērtību no sensora robota vadīšanai. Diapazona meklētājs var izmērīt attālumu collās vai milimetros.
Ultraskaņas diapazona meklētāja parastie lietojumi:
Ultraskaņas diapazona meklētājs ir tuvuma sensora veids, kas nozīmē, ka tas var noteikt objektu, tam nepieskaroties. Tas nozīmē, ka sensors var noteikt šķēršļus robota ceļā, pirms tam trāpa. Daži piemēri, kā var izmantot ultraskaņas diapazona meklētāju:
Izvairīšanās no šķēršļiem: Agri atklājot objektu, robotu var ieprogrammēt apstāties vai pagriezties, lai izvairītos no šķēršļa neatkarīgi no tā, vai šis šķērslis ir lauka elements, spēles gabals vai cits robots.
Ultraskaņas attāluma meklētājus izmanto daudzas automašīnas, lai noteiktu objektus to ceļā un brīdinātu vadītāju vai veiktu izvairīšanās darbību.
Vadība ar žestu: Interesanta nodarbe klasē ir ultraskaņas diapazona meklētāja orientēšana tā, lai roku varētu pārvietot noteiktā sensora attāluma diapazonā. Kad robots uztver šo kustību, tas var mainīt savu uzvedību. Piemēram, to var izmantot kā notikumu, kurā robots nekustēsies, kamēr roka netiek pavicināta virs sensora. Lielākajai daļai robotikas spēļu ir īpaši noteikumi, kas aizliedz šāda veida cilvēku mijiedarbību ar robotu spēles autonomajā periodā.
Navigācija: Ultraskaņas diapazona meklētāju var izmantot atgriezeniskās saites vadības cilpai, lai kontrolētu robota uzvedību. Tā var būt uzvedība, piemēram, pārvietošanās noteiktā attālumā no sienas un apstāšanās, virzīšanās uz noteiktu attālumu pret sienu un pēc tam pagriezieties, lai pārvietotos citā virzienā, vai apstāšanās pareizā attālumā no objekta, lai roka un nags atrastos tieši pareizā pozīcija, lai paceltu objektu.
Ja robots navigācijai izmanto ultraskaņas diapazona meklētāju, var būt noderīgi izmantot proporcionālu atgriezeniskās saites vadību. Tas nozīmē, ka kļūda (starpība starp robota mērķa attālumu un tā faktisko attālumu) tiek izmantota, lai pielāgotu piedziņas jaudas procentuālo daudzumu.
Tas liek robotam palēnināt ātrumu, kad tas tuvojas vēlamajam attālumam (jo kļūda ir mazāka), līdz tas sasniedz norādīto mērķa attālumu un apstājas. Šis paņēmiens palīdzēs robotam pārsniegt mērķa attālumu, kas var notikt, ja tā kustības ātrums ir pārāk ātrs.
Ultraskaņas diapazona meklētāju izmantošana sacensību robotā:
Ultraskaņas attāluma meklētāji var būt ļoti noderīgi, ja tos izmanto sacensību robotā. Papildus jau pieminētajai izvairīšanās no šķēršļiem un navigācijai, robotam var uzstādīt pāris diapazona meklētājus, lai veiktu dažas uzlabotas darbības. Šie divi sensori būs jāuzstāda vienā un tajā pašā robota pusē un jāatdala ar attālumu, piemēram, novietojot tos pretējos šasijas sānu stūros.
Orientācija un mērķēšana: Ja divi ultraskaņas tālmēri ir uzstādīti ar attālumu starp tiem, tie katrs var izmērīt divus attālumus līdz lauka perimetra sienai vai citiem plakaniem lauka elementiem. Izmantojot iestatīto attālumu starp sensoriem un jebkuru atšķirību starp diviem izmērītajiem attālumiem, V5 Brain var aprēķināt leņķi, kurā robots ir orientēts attiecībā pret sienu.
Šos mērījumus var izmantot, lai pielāgotu robota leņķi, pirms tas sāk nākamo autonomā ceļa posmu, vai arī tos var izmantot, lai mērķētu un pielāgotu mešanas manipulatoru, piemēram, spararatu, pirms tas izšauj savu spēles figūru.
Sekundārā pārbaude: Izmantojot to pašu paņēmienu, kas aprakstīts orientācijai un mērķauditorijas atlasei, robota leņķa mērīšanai var izmantot divus ultraskaņas diapazona meklētājus. Šādā gadījumā leņķi var izmantot, lai pārbaudītu primārā sensora (piemēram, žiroskopa/inerciālā sensora) mērījuma nolasījumu noteiktā punktā sarežģīta autonomā ceļa laikā.
Ja diapazona meklētāji norāda, ka robots ir novirzījies no paredzētās orientācijas, robotu var noregulēt un atkārtoti kalibrēt, izmantojot divu diapazona meklētāju rādījumus, pirms tas turpina savu ceļu, izmantojot primāro sensoru.
Neatkarīgi no tā, vai ultraskaņas diapazona meklētājs tiek izmantots vienkāršai darbībai, piemēram, apstādināšanai 10 collu attālumā no perimetra sienas, vai ļoti sarežģītai funkcijai, piemēram, precīzai bumbiņas šaušanai, lai trāpītu karogam no visa spēles lauka, skaņas viļņu īpašības ir pamatā. jāņem vērā sensora mērījumi. Citiem vārdiem sakot, mērot attālumus līdz apaļām, neregulāras formas vai mīkstām absorbējošām virsmām, negaidiet, ka ultraskaņas diapazona meklētāja vērtības būs konsekventas vai precīzas.
Tāpat kā vairums sensoru, ultraskaņas diapazona meklētāji galvenokārt tiek izmantoti spēles autonomajā daļā, tomēr ar radošu domāšanu labākās komandas var izmantot sensorus, lai uzlabotu vadītāja kontroli pār robotu.