Korzystanie z 3-przewodowego dalmierza ultradźwiękowego V5

Opis

dalmierz ultradźwiękowy to czujnik, który wykorzystuje ultradźwięki do echolokacji do pomiaru odległości między czujnikiem a obiektem, od którego odbija się dźwięk. Dalmierz jest jednym z czujników serii 3-Wire. Posiada dwa kable 3-Wire. Dostępny jest czarny, czerwony i pomarańczowy kabel „Output”, który przesyła zasilanie do głośnika 40 kHz; oraz czarny, czerwony i żółty kabel „Input”, który przesyła sygnał z powrotem z odbiornika mikrofonu wysokiej częstotliwości. (Uwaga: normalny zakres słyszenia wynosi zazwyczaj od 0,02 kHz do 20 kHz, więc dźwięk wytwarzany przez ten czujnik powinien znacznie przewyższać dźwięk słyszalny przez większość ludzi.)

Czujniki 3-przewodowe są zgodne z robotem V5 Mózg lub kora. Ich kable czujników można przedłużyć za pomocą 3-żyłowych przedłużaczy .

Aby dalmierz ultradźwiękowy działał z V5 Brain, oba przewody czujnika muszą być całkowicie włożone do 3-przewodowych portów V5 Brain. Kabel wyjściowy musi być podłączony do portu 3-Wire, a kabel wejściowy do następnego portu 3-Wire.

Na przykład kabel (czarny, czerwony i pomarańczowy) oznaczony na czujniku jako „OUTPUT” można podłączyć do 3-przewodowego portu A, a następnie (czarny, czerwony i i żółty) kabel oznaczony „INPUT” należy podłączyć do 3-żyłowego portu B.Uwaga: będą działać tylko określone pary portów (AB, CD, EF i GH).

Dalmierz ultradźwiękowy jest zawarty w zestawie zaawansowanego czujnika i można go również kupić tutaj.

Dalmierz Dwa porty 3-przewodowe
Ultrasonic_Range_Finder.jpg Ultrasonic_Range_Finder_Plug.png

Jak działa dalmierz ultradźwiękowy

Czujnik ultradźwiękowego dalmierza umożliwia robotowi wykrywanie przeszkód na swojej drodze za pomocą fal dźwiękowych o wysokiej częstotliwości. Czujnik emituje falę dźwiękową o częstotliwości 40 kHz, która odbija się od powierzchni odbijającej i powraca do czujnika. Następnie, wykorzystując czas potrzebny na powrót fali do czujnika, można obliczyć odległość do obiektu.

Użyteczny zasięg dalmierza wynosi od 1,5” (3,0 cm) do 115” (300 cm). Gdy czujnik próbuje zmierzyć obiekt na mniej niż 1,5 cala, dźwięk powraca zbyt szybko, aby czujnik mógł go wykryć, i znacznie powyżej 115 cali, intensywność dźwięku jest zbyt słaba, aby go wykryć.

Właściwości fal dźwiękowych wpływają na ten zakres. Na przykład, jeśli wykrywany obiekt nie ma twardej powierzchni (tak jak duże sześciany z tkaniny używane w grze VRC 2016-2017, Gwiazda uderzona), fale dźwiękowe mogą zostać pochłonięte, a czujnik może nie zwracać dokładnego odczytu .

Ponadto, jeśli wykrywany obiekt jest kulisty jak kula lub ma nieregularny kształt, fale dźwiękowe mogą ulec rozproszeniu i spowodować zwrócenie szerokiego zakresu wartości z czujnika. Jednak dalmierz ultradźwiękowy zapewnia przydatny dokładny pomiar, gdy jest używany do pomiaru odległości do płaskiej, twardej powierzchni.

Dalmierz ultradźwiękowy należy sparować z językiem programowania, takim jak VEXcode V5lub VEXcode Pro V5, aby utworzyć program użytkownika dla mózgu, który będzie wykorzystywał wartość odległości z czujnika do sterowania robotem. Dalmierz może mierzyć odległość w calach lub milimetrach.

Typowe zastosowania dalmierza ultradźwiękowego:

Dalmierz ultradźwiękowy to rodzaj czujnika zbliżeniowego, co oznacza, że może wykryć obiekt bez dotykania go. Oznacza to, że czujnik może wykryć przeszkodę na ścieżce robota, zanim w nią uderzy. Oto kilka przykładów wykorzystania dalmierza ultradźwiękowego:

Unikanie przeszkód: Dzięki wczesnemu wykryciu obiektu robota można zaprogramować tak, aby zatrzymywał się lub obracał, aby ominąć przeszkodę, niezależnie od tego, czy przeszkodą jest element pola, element gry, czy inny robot.

Ultradźwiękowe dalmierze są używane w wielu samochodach do wykrywania obiektów na ich drodze i ostrzegania kierowcy lub podejmowania działań omijających.

Sterowanie gestami: Ciekawą czynnością w klasie jest zorientowanie Ultradźwiękowy dalmierz umożliwiający poruszanie ręką w określonym zakresie odległości czujnika. Gdy robot wykryje ten ruch, może zmienić swoje zachowanie. Na przykład może to być wykorzystane jako zdarzenie, w którym robot nie poruszy się, dopóki nie pomacha ręką nad czujnikiem. Większość gier robotycznych ma określone zasady zabraniające tego rodzaju interakcji człowieka z robotem w autonomicznym okresie meczu.

Nawigacja: Dalmierz ultradźwiękowy może służyć jako pętla sterowania ze sprzężeniem zwrotnym w celu kontrolowania zachowania robota. Mogą to być zachowania, takie jak oddalenie się na pewną odległość od ściany i zatrzymanie się, przesunięcie się na pewną odległość w kierunku ściany, a następnie obrócenie się, aby podróżować w innym kierunku, lub zatrzymanie się na odpowiednią odległość od obiektu, tak aby ramię i pazur znalazły się dokładnie w tej samej odległości. właściwą pozycję do podniesienia przedmiotu.

Gdy robot używa do nawigacji dalmierza ultradźwiękowego, pomocne może być zastosowanie kontroli proporcjonalnego sprzężenia zwrotnego. Oznacza to, że błąd (różnica między docelową odległością robota a jego rzeczywistą odległością) jest wykorzystywany do dostosowania procentowej mocy układu napędowego.

Powoduje to, że robot zwalnia w miarę zbliżania się do żądanej odległości (ponieważ błąd jest mniejszy), aż osiągnie określoną odległość docelową i zatrzyma się. Ta technika pomoże robotowi uniknąć przekroczenia docelowej odległości, co może się zdarzyć, jeśli jego prędkość poruszania się będzie zbyt duża.

Zastosowania dalmierzy ultradźwiękowych w robocie wyczynowym:

Dalmierze ultradźwiękowe mogą być niezwykle przydatne, gdy są używane w robocie wyczynowym. Oprócz wspomnianego już unikania przeszkód i nawigacji, na robocie można zamontować parę dalmierzy w celu wykonywania niektórych zaawansowanych zachowań. Te dwa czujniki należy zamontować po tej samej stronie robota i oddzielić je pewną odległością, np. umieszczając je w przeciwległych rogach boku podwozia.

Orientacja i celowanie: Gdy zamontowane są dwa dalmierze ultradźwiękowe zachowując odległość między nimi, każdy z nich może zmierzyć dwie odległości do ściany obwodowej pola lub innych płaskich elementów pola. Wykorzystując ustawioną odległość między czujnikami i różnicę między dwiema zmierzonymi odległościami, V5 Brain może obliczyć kąt, pod jakim robot jest zorientowany w stosunku do ściany.

Pomiary te można wykorzystać do dostosowania kąta robota, zanim rozpocznie on kolejny etap autonomicznej ścieżki, lub można je wykorzystać do namierzenia i dostosowania manipulatora rzucającego, takiego jak koło zamachowe, przed strzela swoim elementem gry.

Weryfikacja wtórna: Przy użyciu tej samej techniki, co opisano dla orientacji i celowanie, do pomiaru kąta robota można użyć dwóch dalmierzy ultradźwiękowych. W tym przypadku kąt można wykorzystać do sprawdzenia odczytu pomiaru czujnika głównego (takiego jak czujnik żyroskopowy/inercyjny) w określonym punkcie podczas złożonej autonomicznej ścieżki.

Jeśli dalmierze wskażą, że robot odszedł od oczekiwanej orientacji, robota można wyregulować i ponownie skalibrować przy użyciu odczytów z dwóch dalmierzy, zanim będzie mógł kontynuować swoją podróż przy użyciu czujnik główny.

Czy dalmierz ultradźwiękowy jest używany do prostych czynności, takich jak zatrzymanie się 10 cali od ściany obwodowej, czy do bardzo złożonej funkcji, takiej jak dokładne wystrzelenie piłki w celu uderzenia flagi z drugiej strony pola gry, należy wziąć pod uwagę właściwości fal dźwiękowych, które stanowią podstawę pomiarów czujnika. Innymi słowy, podczas pomiaru odległości do powierzchni okrągłych, o nieregularnym kształcie lub miękkich powierzchni absorbujących nie należy oczekiwać, że wartości z dalmierza ultradźwiękowego będą spójne i dokładne.

Podobnie jak w przypadku większości czujników, dalmierze ultradźwiękowe są używane głównie podczas autonomicznej części meczu, jednak przy odrobinie kreatywnego myślenia najlepsze drużyny mogą używać czujników, aby zwiększyć kontrolę kierowcy nad robotem.

For more information, help, and tips, check out the many resources at VEX Professional Development Plus

Last Updated: