Sự miêu tả
Công cụ tìm phạm vi siêu âm là cảm biến sử dụng âm thanh siêu âm để định vị bằng tiếng vang để đo khoảng cách giữa cảm biến và vật thể mà âm thanh được phản xạ lại. Range Finder là một trong những cảm biến dòng 3-Dây. Nó có hai cáp 3 dây. Có cáp “Đầu ra” màu đen, đỏ và cam để cấp nguồn cho loa 40KHz; và cáp “Đầu vào” màu đen, đỏ và vàng gửi tín hiệu trở lại từ bộ thu micrô tần số cao. (Lưu ý: phạm vi nghe bình thường thường nằm trong khoảng từ 0,02 KHz đến 20 KHz, do đó, âm thanh do cảm biến này tạo ra phải cao hơn nhiều so với mức hầu hết mọi người có thể nghe thấy.)
Cảm biến 3 dây tương thích với Bộ não Robot V5 hoặc Cortex. Cáp cảm biến của họ có thể được mở rộng bằng cách sử dụng Cáp mở rộng 3 dây.
Để Công cụ tìm phạm vi siêu âm hoạt động với V5 Brain, cả hai cáp cảm biến cần phải được cắm đầy đủ vào Cổng 3 dây của V5 Brain. Cáp đầu ra cần được cắm vào cổng 3 dây và cáp đầu vào cần được cắm vào cổng 3 dây liên tiếp tiếp theo.
Ví dụ: cáp (đen, đỏ và cam) có nhãn “OUTPUT” trên cảm biến có thể được cắm vào cổng 3 dây A, sau đó cáp (đen, đỏ và vàng) có nhãn “INPUT” sẽ cần phải được cắm vào. cắm vào cổng 3 dây B.Lưu ý: chỉ những cặp cổng cụ thể mới hoạt động (AB, CD, EF và GH).
Máy đo khoảng cách siêu âm được bao gồm trong Bộ cảm biến nâng cao và cũng có thể được mua tại đây.
| Công cụ tìm phạm vi | Hai cổng 3 dây |
Công cụ tìm phạm vi siêu âm hoạt động như thế nào
Cảm biến Công cụ tìm phạm vi siêu âm cho phép robot phát hiện chướng ngại vật trên đường đi bằng cách sử dụng sóng âm thanh tần số cao. Cảm biến phát ra sóng âm thanh 40KHz, sóng này bật ra khỏi bề mặt phản chiếu và quay trở lại cảm biến. Sau đó, sử dụng lượng thời gian cần thiết để sóng quay trở lại cảm biến, khoảng cách đến vật thể có thể được tính toán.
Phạm vi sử dụng được của Range Finder là từ 1,5” (3,0cm) đến 115” (300cm). Khi cảm biến cố gắng đo một vật thể ở mức nhỏ hơn 1,5”, âm thanh dội lại quá nhanh để cảm biến có thể phát hiện và vượt quá 115”, cường độ âm thanh quá yếu để phát hiện.
Các đặc tính của sóng âm ảnh hưởng đến phạm vi này. Ví dụ: nếu vật thể được phát hiện không có bề mặt cứng (chẳng hạn như các khối vải lớn được sử dụng trong trò chơi VRC 2016-2017, Star hit) thì sóng âm thanh có thể bị hấp thụ và cảm biến có thể không trả về kết quả đọc chính xác .
Ngoài ra, nếu vật thể được phát hiện có dạng hình cầu như quả bóng hoặc có hình dạng không đều, sóng âm thanh có thể bị phân tán và khiến cảm biến trả về một loạt giá trị. Tuy nhiên, Công cụ tìm phạm vi siêu âm cung cấp phép đo chính xác hữu ích khi được sử dụng để đo khoảng cách đến bề mặt cứng phẳng.
Máy đo phạm vi siêu âm cần được ghép nối với ngôn ngữ lập trình như VEXcode V5hoặc VEXcode Pro V5 để tạo chương trình người dùng cho Brain sử dụng giá trị khoảng cách từ cảm biến để điều khiển robot. Range Finder có thể đo khoảng cách bằng inch hoặc milimét.
Các công dụng phổ biến của Máy đo phạm vi siêu âm:
Công cụ tìm phạm vi siêu âm là một loại cảm biến tiệm cận có nghĩa là nó có thể phát hiện một vật thể mà không cần chạm vào nó. Điều này có nghĩa là cảm biến có thể phát hiện chướng ngại vật trên đường đi của robot trước khi tông vào nó. Một số ví dụ về cách sử dụng Công cụ tìm phạm vi siêu âm bao gồm:
Tránh chướng ngại vật: Bằng cách phát hiện sớm một vật thể, robot có thể được lập trình để dừng hoặc rẽ để tránh vật cản, cho dù chướng ngại vật này là một phần tử sân, quân cờ hay một robot khác.
được nhiều ô tô sử dụng để phát hiện các vật thể trên đường đi và cảnh báo người lái xe hoặc thực hiện hành động né tránh.
Điều khiển bằng cử chỉ: Một hoạt động thú vị trong lớp học là định hướng Máy đo phạm vi siêu âm để có thể di chuyển bàn tay trong một phạm vi khoảng cách nhất định của cảm biến. Khi robot phát hiện chuyển động này, nó có thể thay đổi hành vi. Ví dụ: điều này có thể được sử dụng như một sự kiện trong đó robot sẽ không di chuyển cho đến khi có một bàn tay vẫy qua cảm biến. Hầu hết các trò chơi robot đều có các quy tắc cụ thể cấm kiểu tương tác này của con người với robot trong thời gian tự động của trận đấu.
Điều hướng: Có thể sử dụng Công cụ tìm phạm vi siêu âm cho vòng điều khiển phản hồi để kiểm soát hành vi của robot. Đây có thể là những hành vi như di chuyển một khoảng cách nhất định ra khỏi bức tường và dừng lại, di chuyển một khoảng cách nhất định về phía bức tường rồi rẽ sang hướng khác hoặc dừng lại ở khoảng cách chính xác với một vật thể để cánh tay và móng vuốt ở đúng vị trí. đúng vị trí để nhặt đồ vật.
Khi robot đang sử dụng Công cụ tìm phạm vi siêu âm để điều hướng, việc sử dụng điều khiển phản hồi tỷ lệ có thể hữu ích. Điều này có nghĩa là lỗi (sự khác biệt giữa khoảng cách mục tiêu của robot và khoảng cách thực tế của nó) được sử dụng để điều chỉnh phần trăm công suất cho hệ thống truyền động.
Điều này làm cho robot chạy chậm lại khi nó tiến gần đến khoảng cách mong muốn (vì sai số nhỏ hơn) cho đến khi đạt đến khoảng cách mục tiêu đã chỉ định và dừng lại. Kỹ thuật này sẽ giúp robot không vượt quá khoảng cách mục tiêu, điều này có thể xảy ra nếu tốc độ di chuyển của nó quá nhanh.
Công dụng của Máy đo phạm vi siêu âm trên Robot cạnh tranh:
có thể cực kỳ hữu ích khi được sử dụng trên robot thi đấu. Ngoài khả năng tránh chướng ngại vật và điều hướng đã được đề cập, một cặp Máy tìm phạm vi có thể được gắn trên robot để thực hiện một số hành vi nâng cao. Hai cảm biến này sẽ cần được gắn trên cùng một phía của robot và cách nhau một khoảng, chẳng hạn như đặt chúng ở các góc đối diện của một bên khung xe.
Định hướng và nhắm mục tiêu: Khi hai Máy tìm phạm vi siêu âm được gắn với khoảng cách giữa chúng, mỗi máy có thể đo hai khoảng cách đến tường chu vi của trường hoặc các phần tử trường phẳng khác. Sử dụng khoảng cách đã đặt giữa các cảm biến và bất kỳ sự khác biệt nào giữa hai khoảng cách đo được, V5 Brain có thể tính toán góc mà robot được định hướng so với tường.
Các phép đo này có thể được sử dụng để điều chỉnh góc của robot trước khi nó bắt đầu bước tiếp theo trên con đường tự trị hoặc chúng có thể được sử dụng để nhắm mục tiêu và điều chỉnh bộ điều khiển ném như bánh đà trước khi nó bắn phần trò chơi của mình.
Xác minh thứ cấp: Sử dụng kỹ thuật tương tự như được mô tả để định hướng và nhắm mục tiêu, có thể sử dụng hai Máy tìm phạm vi siêu âm để đo góc của robot. Trong trường hợp này, góc có thể được sử dụng để xác minh số đọc của phép đo cảm biến chính (chẳng hạn như con quay hồi chuyển/cảm biến quán tính) tại một điểm được chỉ định trong đường dẫn tự động phức tạp.
Nếu Máy tìm phạm vi cho biết rô-bốt đã lệch khỏi hướng dự kiến, rô-bốt có thể được điều chỉnh và hiệu chỉnh lại bằng cách sử dụng số đọc của hai Máy tìm phạm vi trước khi tiếp tục hành trình bằng cảm biến chính.
Cho dù Công cụ tìm phạm vi siêu âm được sử dụng cho một hành vi đơn giản như dừng cách tường chu vi 10” hay một chức năng rất phức tạp như bắn chính xác một quả bóng để đánh cờ từ khắp sân chơi, thì các đặc tính của sóng âm là nền tảng phép đo của cảm biến cần được xem xét. Nói cách khác, khi đo khoảng cách đến các bề mặt tròn, có hình dạng không đều hoặc mềm, không mong đợi các giá trị từ Công cụ tìm phạm vi siêu âm là nhất quán hoặc chính xác.
Giống như hầu hết các cảm biến, Máy tìm phạm vi siêu âm được sử dụng chủ yếu trong phần tự chủ của trận đấu, tuy nhiên, với một số tư duy sáng tạo, các đội hàng đầu có thể sử dụng cảm biến để nâng cao khả năng kiểm soát robot của người lái.