опис
Ультразвуковий далекомір — це датчик, який використовує ультразвуковий звук для ехолокації для вимірювання відстані між датчиком і об’єктом, від якого звук відбивається. Далекомір є одним із датчиків серії 3-Wire. Має два 3-жильні кабелі. Є чорний, червоний і помаранчевий «вихідний» кабель, який імпульсно передає потужність на динамік 40 кГц; і чорний, червоний і жовтий «вхідний» кабель, який посилає сигнал назад із високочастотного мікрофонного приймача. (Примітка: нормальний діапазон слуху зазвичай становить від 0,02 кГц до 20 кГц, тому звук, створюваний цим датчиком, має бути значно вищим за те, що чує більшість людей.)
3-провідні датчики сумісні з мозком робота V5 або Cortex. Кабелі їхніх датчиків можна подовжити за допомогою 3-провідних подовжувачів.
Щоб ультразвуковий далекомір працював із V5 Brain, обидва кабелі датчика мають бути повністю вставлені в 3-провідні порти V5 Brain. Вихідний кабель потрібно під’єднати до 3-провідного порту, а вхідний кабель – до наступного 3-провідного порту.
Наприклад, (чорний, червоний і помаранчевий) кабель з позначкою «ВИХІД» на датчику можна під’єднати до 3-провідного порту А, а потім (чорний, червоний і жовтий) кабель з позначкою «ВХІД» підключити до 3-провідного порту B.Примітка: працюватимуть лише певні пари портів (AB, CD, EF та GH).
Ультразвуковий далекомір входить до Advanced Sensor Kit і його також можна придбати тут.
| Далекомір | Два 3-провідних порти |
Як працює ультразвуковий далекомір
Ультразвуковий датчик далекоміру дозволяє роботу виявляти перешкоди на своєму шляху за допомогою високочастотних звукових хвиль. Датчик випромінює звукову хвилю 40 кГц, яка відбивається від поверхні, що відбиває, і повертається до датчика. Потім, використовуючи час, потрібний для повернення хвилі до датчика, можна обчислити відстань до об’єкта.
Діапазон використання далекоміра становить від 1,5 дюйма (3,0 см) до 115 дюймів (300 см). Коли датчик намагається виміряти об’єкт на відстані менше 1,5 дюйма, звук відбивається надто швидко, щоб датчик міг його виявити, а на відстані більше 115 дюймів інтенсивність звуку надто слабка для виявлення.
Властивості звукових хвиль впливають на цей діапазон. Наприклад, якщо об’єкт, який виявляється, не має твердої поверхні (наприклад, великі кубики з тканини, які використовувалися в грі VRC 2016-2017, Star struck), звукові хвилі можуть поглинатися, і датчик може не дати точні показання .
Крім того, якщо виявлений об’єкт сферичний, як м’яч, або має неправильну форму, звукові хвилі можуть розсіюватись і викликати широкий діапазон значень, що повертаються від датчика. Однак ультразвуковий далекомір забезпечує корисне точне вимірювання, коли використовується для вимірювання відстані до плоскої твердої поверхні.
Ультразвуковий далекомір потрібно поєднати з такою мовою програмування, як VEXcode V5або VEXcode Pro V5, щоб створити програму користувача, за допомогою якої мозок використовуватиме значення відстані від датчика для керування роботом. Далекомір може вимірювати відстань у дюймах або міліметрах.
Загальне використання ультразвукового далекоміра:
Ультразвуковий далекомір – це тип датчика наближення, який означає, що він може виявити об’єкт, не торкаючись його. Це означає, що датчик може виявити перешкоду на шляху робота до того, як зіткнеться з нею. Деякі приклади того, як можна використовувати ультразвуковий далекомір, включають:
Уникнення перешкод: Шляхом раннього виявлення об’єкта робота можна запрограмувати зупинитися або повернути, щоб уникнути перешкоди, незалежно від того, чи є ця перешкода елементом поля, ігровою фігурою чи іншим роботом.
Ультразвукові далекоміри використовуються багатьма автомобілями, щоб виявляти об’єкти на своєму шляху та сповіщати водія або вживати заходів ухилення.
Управління жестами: Цікавим заняттям у класі є орієнтація ультразвукового далекоміра, щоб можна було рухати рукою в межах певної відстані від датчика. Коли робот виявляє цей рух, він може змінити свою поведінку. Наприклад, це можна використовувати як подію, коли робот не рухатиметься, доки рукою не помахнуть над датчиком. Більшість робототехнічних ігор мають спеціальні правила, які забороняють такий тип взаємодії людини з роботом під час автономного періоду матчу.
Навігація: Ультразвуковий далекомір можна використовувати як контур керування зворотним зв’язком для керування поведінкою робота. Це може бути поведінка, як-от відхід на певну відстань від стіни та зупинка, переміщення на певну відстань до стіни, а потім поворот, щоб рухатися в іншому напрямку, або зупинка на правильній відстані від об’єкта, щоб рука та кіготь були точно правильне положення для взяття предмета.
Коли робот використовує для навігації ультразвуковий далекомір, може бути корисним використання пропорційного зворотного зв’язку. Це означає, що помилка (різниця між цільовою відстанню робота та його фактичною відстанню) використовується для налаштування відсотка потужності трансмісії.
Це змушує робота сповільнюватися, коли він наближається до бажаної відстані (оскільки похибка менша), доки він не досягне вказаної цільової відстані та не зупиниться. Ця техніка допоможе роботу не перевищити цільову відстань, що може статися, якщо його швидкість пересування занадто велика.
Використання ультразвукових далекомірів на роботі для змагань:
Ультразвукові далекоміри можуть бути надзвичайно корисними при використанні на змагальному роботі. Окрім уже згаданих функцій уникнення перешкод і навігації, на роботі можна встановити пару далекомірів для деяких розширених функцій. Ці два датчики потрібно буде встановити на одній стороні робота та розділити їх на відстань, наприклад, розмістити їх на протилежних кутах бічної сторони шасі.
Орієнтація та націлювання: Якщо два ультразвукові далекоміри встановлено на відстані між ними, кожен з них може вимірювати дві відстані до стінки периметра поля або інших плоских елементів поля. Використовуючи встановлену відстань між датчиками та будь-яку різницю між двома виміряними відстанями, V5 Brain може розрахувати кут, під яким робот орієнтований відносно стіни.
Ці вимірювання можна використовувати для налаштування кута робота перед тим, як він почне свій наступний крок автономного шляху, або їх можна використовувати для націлювання та налаштування метального маніпулятора, як маховик, перш ніж він вистрілить своєю ігровою фігурою.
Вторинна перевірка: Використовуючи ту саму техніку, що описана для орієнтації та націлювання, два ультразвукові далекоміри можна використовувати для вимірювання кута робота. У цьому випадку кут можна використовувати для перевірки показань первинного датчика (наприклад, гіроскопа/інерційного датчика) у визначеній точці під час складного автономного шляху.
Якщо далекоміри вказують на те, що робот відхилився від очікуваної орієнтації, робота можна відрегулювати та повторно відкалібрувати за допомогою показань двох далекомірів, перш ніж він продовжить свій шлях, використовуючи основний датчик.
Незалежно від того, чи використовується ультразвуковий далекомір для простої дії, як-от зупинка на відстані 10 дюймів від стіни по периметру, чи для дуже складної функції, як-от влучний кидок м’ячем у прапор з іншого боку ігрового поля, властивості звукових хвиль, які є основою вимірювань датчика. Іншими словами, під час вимірювання відстані до круглих, неправильної форми або м’яких поглинаючих поверхонь не очікуйте, що значення від ультразвукового далекоміра будуть послідовними чи точними.
Як і більшість датчиків, ультразвукові далекоміри використовуються в основному під час автономної частини матчу, однак, якщо трохи творчо подумати, найкращі команди можуть використовувати датчики для покращення контролю водія над роботом.