Sử dụng cảm biến quán tính V5

Sự miêu tả

Cảm biến quán tính VEX V5 là sự kết hợp giữa gia tốc kế 3 trục (X, Y và Z) và con quay hồi chuyển 3 trục. Gia tốc kế sẽ phát hiện sự thay đổi chuyển động (gia tốc) theo bất kỳ hướng nào và con quay hồi chuyển sẽ duy trì một vị trí tham chiếu bằng điện tử để nó có thể đo sự thay đổi vị trí quay theo bất kỳ hướng nào so với tham chiếu này.

Sự kết hợp của hai thiết bị này trong một cảm biến cho phép điều hướng hiệu quả và chính xác cũng như kiểm soát mọi thay đổi trong chuyển động của robot. Việc phát hiện sự thay đổi trong chuyển động có thể giúp giảm nguy cơ robot bị ngã khi đang di chuyển hoặc khi đang trèo qua chướng ngại vật.

Vỏ của cảm biến này có một lỗ lắp duy nhất cho phép dễ dàng gắn nó vào cấu trúc của robot. Ngoài ra, phía trước lỗ lắp có một vết lõm nhỏ đánh dấu điểm tham chiếu của cảm biến. Ở dưới cùng của vỏ có một cái trùm tròn có kích thước phù hợp để nhét vào một lỗ vuông của một miếng kim loại kết cấu. Điều này sẽ giữ cho cảm biến được cố định vào điểm gắn của nó. Phía sau vỏ cảm biến là Cổng thông minh V5.

Điểm tham chiếu của cảm biến	Ông chủ tròn ở dưới cùng của nhà ở

Có một sơ đồ trên vỏ bên cạnh lỗ lắp cho biết hướng của trục cho Cảm biến quán tính.

Để cảm biến Quán tính hoạt động với V5 Brain, Cổng thông minh V5 của cảm biến và Cổng thông minh của V5 Brain cần được kết nối với Cáp thông minh V5. Cảm biến quán tính sẽ hoạt động với bất kỳ cổng nào trong số 21 cổng thông minh trên não. Khi kết nối Cáp thông minh V5 với các cổng, hãy đảm bảo đầu nối của cáp được cắm hoàn toàn vào cổng và mấu khóa của đầu nối được cắm hoàn toàn.

Cảm biến nội bộ V5	Cổng thông minh cảm biến quán tính	Cổng thông minh V5 Brain

Cảm biến quán tính hoạt động như thế nào

Cả phần gia tốc kế và phần con quay hồi chuyển của cảm biến này đều tạo ra phản hồi tín hiệu thông minh tới V5 Brain.

Gia tốc kế: Gia tốc kế đo tốc độ thay đổi chuyển động của cảm biến (gia tốc) dọc theo trục X, trục Y và/hoặc trục Z. Các trục này được xác định bởi hướng của cảm biến quán tính. Ví dụ: một hướng có thể có trục X của rô-bốt là chuyển động tiến và lùi, trục Y là chuyển động từ bên này sang bên kia và trục Z là chuyển động lên xuống (chẳng hạn như rô-bốt tự nâng mình lên khỏi sân trên cột treo).

Gia tốc kế đo sự thay đổi trong chuyển động khi thiết bị điện tử bên trong của nó phát hiện sự thay đổi quán tính và điều này tạo ra sự thay đổi trong số đọc của nó. Sự thay đổi chuyển động càng nhanh thì số đọc càng thay đổi. Lưu ý: Đây có thể là giá trị dương lớn hơn hoặc giá trị âm lớn hơn tùy thuộc vào hướng chuyển động dọc theo trục.

Gia tốc được đo bằng g (đơn vị gia tốc trọng trường). Giới hạn đo tối đa cho phần gia tốc của Cảm biến quán tính lên tới 4g. Điều này là quá đủ để đo lường và kiểm soát hầu hết các hành vi của robot.

Con quay hồi chuyển: Con quay hồi chuyển, thay vì đo chuyển động tuyến tính dọc theo 3 trục, lại đo chuyển động quay quanh trục 3. Cảm biến đo vòng quay này khi thiết bị điện tử bên trong tạo ra một điểm tham chiếu cố định. Khi cảm biến quay ra khỏi điểm tham chiếu này, tín hiệu đầu ra sẽ thay đổi.

Phải mất một khoảng thời gian ngắn để con quay hồi chuyển thiết lập điểm tham chiếu (hiệu chuẩn) của nó. Điều này thường được gọi là thời gian khởi tạo hoặc thời gian khởi động. (Lưu ý: Nên sử dụng 2 giây cho thời gian hiệu chuẩn hoặc bắt đầu hiệu chỉnh cảm biến trong phần tiền tự động của mẫu thi đấu. Khi sử dụng cảm biến trong các chức năng của hệ thống truyền động VEXcode V5/VEXcode Pro V5, việc hiệu chuẩn sẽ được bao gồm trong chức năng này.)

Con quay hồi chuyển điện tử cũng có tốc độ quay tối đa. Nghĩa là, nếu đối tượng mà cảm biến đang đo quay nhanh hơn tốc độ mà con quay hồi chuyển có thể đo được thì cảm biến sẽ trả về kết quả đọc không chính xác. Tốc độ quay tối đa của Cảm biến quán tính lên tới 1000 độ/giây. Một lần nữa, điều này là quá đủ để đo lường và kiểm soát tất cả các hành vi trừ những hành vi cực đoan của robot.

Trục được dán nhãn trên Cảm biến quán tính	3 trục	3 trục quay

Cảm biến quán tính cần được ghép nối với ngôn ngữ lập trình như VEXcode V5hoặc VEXcode Pro V5 để tạo chương trình người dùng cho V5 Brain nhằm sử dụng các thông số đọc của cảm biến để điều khiển hành vi của robot.

V5 Brain kết hợp với chương trình người dùng có thể được sử dụng để chuyển đổi số đọc của Cảm biến quán tính thành nhiều phép đo bao gồm: tiêu đề, mức độ quay, tốc độ quay, hướng và mức gia tốc.

Vị trí của cảm biến quán tính

Vị trí của Cảm biến quán tính rất quan trọng đối với kết quả đọc chính xác của nó. Như đã đề cập trước đó, điều cần thiết là phải căn chỉnh Cảm biến quán tính dọc theo trục mà robot sẽ trải qua sự thay đổi chuyển động. Sự căn chỉnh này xác định cách cảm biến tạo ra các phép đo liên quan đến định hướng không gian của robot. Các phép đo này cho phép chương trình người dùng thay đổi hành vi của robot.

Có thể có một trường hợp riêng biệt trong đó Cảm biến quán tính sẽ được đặt trên bộ phận bên ngoài của robot, nhưng đối với hầu hết các ứng dụng, cảm biến sẽ được đặt trên khung của hệ thống truyền động.

Cảm biến quán tính luôn điều chỉnh hướng của nó khi hiệu chỉnh để phép đo quay giống nhau. Điều này cho phép đặt cảm biến ở bất kỳ vị trí nào trong số 6 vị trí lắp có thể.

Sáu vị trí lắp có thể cho Cảm biến quán tính

Đọc các giá trị cảm biến quán tính: Sẽ rất hữu ích khi sử dụng màn hình Thông tin thiết bị trên V5 Brain để xem các giá trị mà Cảm biến quán tính đang trả về. Điều này có thể được thực hiện với cảm biến được kết nối với Bộ não bằng cách:

Di chuyển Cảm biến quán tính tiến và lùi, từ bên này sang bên kia, lên và xuống và xoay nó theo các hướng khác nhau. Điều này sẽ thay đổi các giá trị trên màn hình và xoay khối 3-D.

Sử dụng phổ biến của cảm biến quán tính:

Cảm biến quán tính có thể tạo ra một số phép đo có thể được sử dụng để thay đổi hành vi của robot. Một số trong số này bao gồm:

Tiêu đề: Khi cảm biến quán tính được sử dụng để di chuyển robot đến một tiêu đề, nó sẽ di chuyển đến một tiêu đề cố định liên quan đến một điểm được thiết lập khi cảm biến được hiệu chỉnh. Nói cách khác, nếu robot được đặt ở hướng 90^o từ vị trí ban đầu của nó, thì việc robot có hướng hiện tại là 45^o hay hướng 120^okhông quan trọng, nó sẽ quay để đạt được tiêu đề 90^o.

Số vòng quay: Không giống như giá trị tiêu đề, số lượng vòng quay khiến robot quay một khoảng nhất định so với hướng hiện tại của nó. Trong trường hợp này, nếu robot quay 90^o rồi lại quay 90^o thì nó sẽ ở vị trí 180^o so với vị trí ban đầu.

Tốc độ quay: Tốc độ quay là tốc độ quay của robot. Cho dù rô-bốt đang chuyển hướng hay quay trong một khoảng thời gian, tốc độ quay của các bánh dẫn động sẽ quyết định tốc độ quay của rô-bốt. Một số đơn vị được sử dụng để đo lường điều này là độ trên giây (dps) và số vòng quay trên phút (rpm).

Gia tốc: Như đã đề cập trước đây, Cảm biến quán tính có thể đo gia tốc, tốc độ thay đổi chuyển động của robot dọc theo một trục. Điều thú vị là, trong khi robot đứng yên, gia tốc từ bên này sang bên kia và gia tốc trước và sau của nó sẽ là 0g, nhưng gia tốc lên xuống của robot sẽ đọc là 1g vì lực hấp dẫn của Trái đất đang tác dụng lực 1g lên robot.

Con lắc: Một hoạt động thú vị trong lớp là gắn Cảm biến quán tính vào một miếng kim loại kết cấu dài rồi gắn đầu còn lại vào một tháp cố định bằng trục hoặc vít vai để đầu kia có thể lắc lư xuống giống như một con lắc. Tiếp theo, gắn Cáp thông minh dài giữa Hệ thống điều khiển/Não V5 và cảm biến. Lập trình V5 Brain để in các giá trị gia tốc của cảm biến lên Màn hình cảm ứng màu của Brain. Yêu cầu học sinh khám phá cách lắc Cảm biến quán tính ở đầu con lắc sẽ thay đổi giá trị của cảm biến như thế nào.

Công dụng của Cảm biến quán tính trên Robot cạnh tranh:

Cảm biến quán tính sẽ mang lại lợi thế cạnh tranh lớn cho robot thi đấu. Một số cách sử dụng này bao gồm:

Điều hướng: Ngoài việc cài đặt hướng hoặc mức độ quay để rô-bốt quay, các chỉ số Cảm biến quán tính có thể được sử dụng để lập trình cho rô-bốt di chuyển theo đường thẳng dọc theo hướng cho trước. Điều này đặc biệt hữu ích trong phần tự chủ của trận đấu hoặc trong quá trình chạy Kỹ năng lập trình. Ngoài ra, thông qua việc sử dụng một số phép toán bậc cao, có thể sử dụng các giá trị gia tốc để viết hàm xác định sự thay đổi vị trí của robot.

Tính ổn định: Có lẽ một trong những điều khiến bạn nản lòng nhất là nhìn thấy robot của bạn nằm dài trên sân chơi sau khi bị lật. Cảm biến quán tính có thể được sử dụng trong cả khoảng thời gian do người vận hành điều khiển và thời gian tự động để phát hiện xem rô-bốt có bắt đầu nghiêng hay không và sau đó chương trình người dùng có thể khiến rô-bốt thực hiện hành động tự động khắc phục. Điều này có thể xảy ra khi robot đang lái xe hết cỡ hoặc khi robot đang cố gắng leo lên chướng ngại vật.

Cho dù Cảm biến quán tính VEX V5 được sử dụng cho ứng dụng nào thì chắc chắn đây sẽ là một sự bổ sung đáng hoan nghênh cho các đội. Chức năng của các giá trị của cảm biến mang tính mở rộng cho trí tưởng tượng của người dùng.

Cảm biến quán tính V5 có sẵn trên trang web VEX.