Descrição
O Ultrasonic Range Finder é um sensor que usa som ultrassônico para ecolocalização para medir a distância entre o sensor e o objeto do qual o som está sendo refletido. O Range Finder é um dos sensores da série 3-Wire. Possui dois cabos de 3 fios. Há um cabo de “saída” preto, vermelho e laranja que envia energia para um alto-falante de 40 KHz; e um cabo de “entrada” preto, vermelho e amarelo que envia um sinal de volta de seu receptor de microfone de alta frequência. (Observação: a faixa auditiva normal normalmente está entre 0,02 KHz e 20 KHz, portanto, o som produzido por este sensor deve estar bem acima do que a maioria das pessoas consegue ouvir.)
Os sensores de 3 fios são compatíveis com o V5 Robot Brain ou o Cortex. Os cabos dos sensores podem ser estendidos usando cabos de extensão de 32.
Para que o telêmetro ultrassônico funcione com o V5 Brain, ambos os cabos do sensor precisam ser totalmente inseridos nas portas de 3 fios do V5 Brain. O cabo de saída precisa ser conectado a uma porta de 3 fios e o cabo de entrada precisa ser conectado à próxima porta de 3 fios consecutiva.
Por exemplo, o cabo (preto, vermelho e laranja) identificado como “OUTPUT” no sensor pode ser conectado à porta A de 3 fios e, em seguida, o cabo (preto, vermelho e amarelo) identificado como “INPUT” precisará ser conectado à porta B de 3 fios.Observação: apenas pares específicos de portas funcionarão (AB, CD, EF e GH).
O telêmetro ultrassônico está incluído no kit de sensor avançado e também pode ser adquirido aqui.
| Telêmetro | Duas portas de 3 fios |
Como funciona o telêmetro ultrassônico
O sensor Ultrasonic Range Finder permite que um robô detecte obstáculos em seu caminho usando ondas sonoras de alta frequência. O sensor emite uma onda sonora de 40KHz que ricocheteia em uma superfície reflexiva e retorna ao sensor. Então, usando o tempo que a onda leva para retornar ao sensor, a distância até o objeto pode ser calculada.
O alcance utilizável do Range Finder é entre 1,5” (3,0cm) e 115” (300cm). Quando o sensor tenta medir um objeto com menos de 1,5”, o som ecoa muito rapidamente para o sensor detectar e muito além de 115”, a intensidade do som é muito fraca para ser detectada.
As propriedades das ondas sonoras afetam esta faixa. Por exemplo, se o objeto que está sendo detectado não tiver uma superfície dura (como os grandes cubos de tecido usados no jogo VRC 2016-2017, Star Strike), as ondas sonoras podem ser absorvidas e o sensor pode não retornar uma leitura precisa. .
Além disso, se o objeto detectado for esférico como uma bola ou tiver um formato irregular, as ondas sonoras podem ser espalhadas e fazer com que uma ampla gama de valores seja retornada do sensor. No entanto, o telêmetro ultrassônico fornece uma medição precisa e útil quando usado para medir a distância até uma superfície plana e rígida.
O telêmetro ultrassônico precisa ser emparelhado com uma linguagem de programação como VEXcode V5ou VEXcode Pro V5 para criar um programa de usuário para o cérebro usar o valor da distância do sensor para controlar o robô. O Range Finder pode medir distâncias em polegadas ou milímetros.
Usos comuns de um telêmetro ultrassônico:
Um telêmetro ultrassônico é um tipo de sensor de proximidade, o que significa que pode detectar um objeto sem tocá-lo. Isto significa que o sensor pode detectar um obstáculo no caminho do robô antes de atingi-lo. Alguns exemplos de como um telêmetro ultrassônico pode ser usado incluem:
Evitar obstáculos: Pela detecção precoce de um objeto, um robô pode ser programado para parar ou virar para evitar a obstrução, seja esse obstáculo um elemento de campo, peça de jogo ou outro robô.
Telêmetros ultrassônicos são usados por muitos carros para detectar objetos em seu caminho e alertar o motorista ou tomar medidas evasivas.
Controle por gestos: Uma atividade interessante em sala de aula é orientar o telêmetro ultrassônico para que uma mão possa ser movida dentro de uma determinada distância do sensor. Quando o robô detecta esse movimento ele pode mudar seu comportamento. Por exemplo, isso poderia ser usado como um evento em que o robô não se moveria até que uma mão fosse acenada sobre o sensor. A maioria dos jogos de robótica possuem regras específicas que proíbem esse tipo de interação humana com o robô durante o período autônomo da partida.
Navegação: Um telêmetro ultrassônico pode ser usado como um circuito de controle de feedback para controlar o comportamento do robô. Podem ser comportamentos como afastar-se uma certa distância de uma parede e parar, mover-se uma certa distância em direção a uma parede e depois virar para viajar em uma direção diferente, ou parar a distância correta de um objeto para que um braço e uma garra fiquem exatamente no mesmo lugar. a posição correta para pegar o objeto.
Quando um robô está usando um telêmetro ultrassônico para navegar, pode ser útil usar um controle de feedback proporcional. Isso significa que o erro (a diferença entre a distância alvo do robô e sua distância real) é usado para ajustar a porcentagem de potência do trem de força.
Isso faz com que o robô diminua a velocidade à medida que se aproxima da distância desejada (porque o erro é menor) até atingir a distância alvo especificada e parar. Esta técnica ajudará o robô a não ultrapassar a distância alvo, o que pode acontecer se sua velocidade de deslocamento for muito rápida.
Usos de telêmetros ultrassônicos em um robô de competição:
Os telêmetros ultrassônicos podem ser extremamente úteis quando usados em um robô de competição. Além de evitar obstáculos e navegação já mencionados, um par de telêmetros pode ser montado no robô para alguns comportamentos avançados. Esses dois sensores precisarão ser montados no mesmo lado do robô e separados por uma distância, como colocá-los em cantos opostos da lateral de um chassi.
Orientação e direcionamento: Quando dois telêmetros ultrassônicos são montados com uma distância entre eles, cada um deles pode medir as duas distâncias até a parede do perímetro do campo ou outros elementos planos do campo. Usando a distância definida entre os sensores e qualquer diferença entre as duas distâncias medidas, o V5 Brain pode calcular o ângulo em que o robô está orientado em relação à parede.
Essas medições podem ser usadas para ajustar o ângulo do robô antes de ele iniciar sua próxima etapa do caminho autônomo, ou podem ser usadas para mirar e ajustar um manipulador de arremesso como um volante antes de disparar sua peça de jogo.
Verificação secundária: Usando a mesma técnica descrita para orientação e direcionamento, dois telêmetros ultrassônicos podem ser usados para medir o ângulo do robô. Neste caso, o ângulo pode ser usado para verificar a leitura de uma medição de sensor primário (tal como um sensor giroscópio/inercial) em um ponto especificado durante um caminho autônomo complexo.
Se os telêmetros indicarem que o robô se desviou de sua orientação esperada, o robô poderá ser ajustado e recalibrado usando as leituras dos dois telêmetros antes de continuar seu caminho utilizando o sensor primário.
Quer um telêmetro ultrassônico seja usado para um comportamento simples, como parar 10” da parede do perímetro, ou para uma função muito complexa, como atirar com precisão uma bola para acertar uma bandeira do outro lado do campo de jogo, as propriedades das ondas sonoras que são a base da medição do sensor precisa ser considerada. Em outras palavras, ao medir distâncias em superfícies redondas, de formato irregular ou de absorção macia, não espere que os valores do telêmetro ultrassônico sejam consistentes ou precisos.
Tal como acontece com a maioria dos sensores, os telêmetros ultrassônicos são usados principalmente durante a parte autônoma de uma partida, no entanto, com algum pensamento criativo, as equipes de ponta podem usar sensores para melhorar o controle do robô pelo motorista.