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慧鱼机器人3


四、寻光机器人 现在对基本模型使用得已经够充分了, 是时候让机器人学着对环境信号作出 反应了。类似于实验中的飞蛾,让它寻找光源并跟随之。组合包中包含了两个光 电传感器,可以用作光线探测器。因此,每一个传感影响一个电机,,使机器人 追踪光源成为可能。程序由两个部分组成,一个部分来处理光源的寻找,另一部 分来实现对光源的追踪。这里我们同样用子程序来实现它们。机器人通电之后, “光源寻找” 子程序就启动了, 此子程序一直执行, 直到检测到检测到一个光源。 然后主程序控制着机器人驶向机器人。当机器人偏离了目标光源的方向,其中一 个传感器就不再检测到光源。机器人应该能够改变自己的方向,直到两个传感器 重新都能检测到光源。

图 4-1

寻光机器人仿真图

图 4-2 寻光机器人结构简图 寻光机器人结构简图

首先,按照组装手册装配寻光机器人模型。 任务一(第二级) 先编出“光源寻找”程序,机器人应该缓慢旋转至少 360 度。如果它 找到了光源,就停下来。否则它将反方向旋转 360 度,如果它仍然没能够 找到光源,它将等待 5 秒钟,然后继续它的寻找。 如果机器人成功地寻找到光源,它应该向光源驶去。如果光源左右移动, 机器人应该能够跟踪光源的移动。如果机器人丢失了光源,应该回到“寻 找光源”流程。试一下,用一个手电筒来吸引机器人,并引导它绕过障碍 物。

图 4-2

寻光机器人仿真程序

提示: 提示: 我们已经用子程序为基础模型改变方向编程了。下载程序 Basic model 2.rpp, 可以看到基础模型 2 的程序, 子程序在 Loaded programs 下的 element group window 中。可以把这些子程序插入到新程序中。 要找到 “寻找光源” 的子程序, 需要调用 Count Loop (循环计数) 模块。 (该模块的描述参见 ROBO Pro 手册)

在“N”端和“+1”端的循环中,可以查询光电传感器并对脉冲传感器 进行计数。循环不断重复,直到机器人发现光源或者旋转 360 度后停止。 可以简单计算一下机器人完成一个完整的位移程序进行多少次的循环。然 后在 Count Loop(循环计数)模块中输入变量“Z”。 (循环计数) 第二个循环程序编程的方法一样,只是方向相反。 一旦机器人找到光源,停下来,退出子程序。 右图是完整的寻光的子程序:(图右) 在主程序里再次查询光电传感器,根据其是否检测到光源控制电机转 动:

将 M1、M2 调整为同向不同速,模型就能够向右、向左转,而且活动 自如。 主程序最后就是这样的:(如下图) 完整程序参照 Lightseeker.rpp。 用手电做光源。注意光柱不要太集中,这样光电传感器就都能探测到 光源。而且还要注意在一个光线充足的地方,其他的光源,比如从大飘窗 透过的阳光,可能比手电的光还亮。这样一来,会导致机器人忽略你的灯 光而走向更亮的光源。

/

五、躲避障碍机器人

到此,我们所做的机器人都可以行走一段路了,不管是通过光源还是寻 找轨迹。但是如果前面有障碍物,机器人该怎么办呢?当然,或者把障碍 物推到一边去,或者机器人还麻木的顶着障碍物不停地走,直到电池没电。 要是它能发现障碍,然后躲开,就更智能一些了。这就需要给机器人安上 带有三个接触传感器的弹簧缓冲器。有了这个缓冲器,它还能区分障碍物 是在左边、在右边或是在后边。如何感知障碍物,这只需要在程序中解决 即可。 首先装配模型“躲避障碍机器人”。只用接触传感器(I1)测量机器人行走 路程。这样,我们就可将基本模型的 I2 接触传感器换作障碍探测器。

图 5-1

移动机器人仿真图

图 5-2

移动机器人连线图

图 5-3

移动机器人结构简图

任务 1(Level2): ( ): 机器人先往前走。左侧碰到障碍物( ) 后退,向右侧走去。 机器人先往前走。左侧碰到障碍物(I4)后,后退,向右侧走去。 右侧碰到障碍物( ) 后退,然后向左侧走去。 右侧碰到障碍物(I3)后,后退,然后向左侧走去。 主程序中需要几个接触传感器开关,可以决定机器人躲避来自左边 或者右边的障碍。每个示例程序的子程序都用接触传感器来执行这些功 能。 模型向右转和向左转时的脉冲计数是不同的。(比如:向右 3 个脉 冲,向左就是 5 个)。否则,如果模型驶入一个拐角时,肯定就出不来 了,因为左右移动的角度和脉冲数量是相等的。

躲避障机器人 躲避障碍) 机器人( 图 5-3 躲避障机器人(躲避障碍)仿真程序

现在仍有两件事使模型在碰到障碍的时候不知所措:当它后退的时候,不能 辨别障碍。 还有一个就是障碍物在它的正前方时, 它仍无法识别。 那我们就设定, 当后退时,I5 接触传感器被按下,就说明模型的后面碰到了障碍。如果模型正前 方有障碍时,I3、I4 同时被按下。 这样,机器人立刻旋转 90 度,改道而行。总之我们现在对于机器人可能遇 到的情况及反应做出下列表格: 表1

障碍物

接触传感器

应对措施

右侧 左侧 前方 后面

I3 I4 I3 和 I4 I5

左转( 左转(约 30 度) 右转( 右转(约 45 度) 左转( 左转(约 90 度) 只有在后退时用到。停止, 只有在后退时用到。停止,然后继续按 计划躲避。 计划躲避。

ROBO Pro 里的 Level 3 里面有一些新的编程模块,比如运算符(AND,OR) 等等,可以帮你轻松解决上述问题。Level 3 中可以用一些橙色的箭头在不同模 块之间交换数据。让我们在软件找到这些有用的工具吧。 子程序 Light: PR=右侧光电传感器 PL=左侧光电传感器

从命令模块中存贮的变量也放在主程序当中,经常会被一些子程序所调用。 用数据输出的方式连接在子程序上。 按照子程序“Light”的编程规则,建立子程序“Obstacle”。 在子程序“Driving”中,你运用分支模块访问变量的当前值,然后编辑出 相应的机器人的反应动作来。 SB=后方传感器 作为最后的细节,我们还需要再写出上面的子程序中需要的一些子程序。 注意: 寻光者的光电传感器是连接在输入端 I3 和 I4 上,而现在是 I6 和 I7。而且, 寻光者模型向左右旋转时,分别是用接触传感器 I1 和 I2 来计算脉冲,那现在仅 用 I1 计算,同时还兼有其他功用。这就要我们复制完程序后,再做一些修改。 但是, 如果直接把输入信号放在主程序, 并将它们通过数据输入端与子程序相连, 就不会发生上述情况了。 同样,躲避障碍的子程序也是现成的。我们在识别障碍机器人的时候就已经 编过了。只不过原来程序中机器人倒退访问接触传感器 I5 这个步骤,现在要放 在主程序中。 首先这个主程序,让我们一目了然,非常简洁。实际上,子程序中隐藏着很 多复杂的细节工作。运用“自顶而下”的方法一步一步地进行,我们也可以轻松 应付如此复杂的程序。


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