搭建一台快速稳定的灭火机器人.docx
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搭建一台快速稳定的灭火机器人.docx
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搭建一台快速稳定的灭火机器人
第四章搭建一台快速稳定的灭火机器人
4.1灭火机器人的一种搭建方案
第二章我们学习了一个红外的灭火机器人制作,第二章用两个红外走右手法则实现了无火不进房间算法。
这一章我们将学习使用更多红外传感器和火焰传感器的用法,车体使用倒三轮结构,机器人左右手法则都会走,能使用旋转法、退房法来实现无火不进房间的算法。
能够方便地实现回家算法,小学、初中、高中三个组别的灭火机器人制作都可使用。
如下图,就是一张已经搭上了马达和万向轮的灭火基板。
图4-1
下图的机器人就是我们要实现的一种方案,它就搭建在一张灭火基板上面。
图4-2
在灭火基板上搭建机器人,减轻了主板的压力,机器人的稳定性大大提高。
在基板上搭建也有利于复杂方案的实现。
在机器人主体上如果我们要装上外围部件,一定要用短螺丝,
否则机器人主板上的部件可能会短路。
有时机器人撞墙以后出现死机,重新启动等原因,很多是往机器人身上钉了长钉子造成的。
为了提高机器人的稳定性,作者建议同学们把大部分外围部件装在基板上,在基板上安装部件尽量使用长螺丝以增加连接的牢度。
对基板前面两个直角不满意的,可以用切割工具把它改造成半圆形。
图4-3
图4-4
图4-5
如图4-3是一张灭火基板,我们使用两枚图4-4所示的弯角铜柱和两枚螺丝在基板上搭成图4-4这样的结构。
如图4-6,装上万向轮,万向轮的滚动珠用扎带缚住,使它只能前后运动,不能左右转动。
图4-6
图4-7
再如图4-7,我们在基板上装上马达,图4-8是前视图。
图4-8
图4-9
如图4-9在机器人主体上装四根铜柱,如图4-10把机器人和灭火基板连接好,装配成图4-11所示的机器人,机器人的左马达接motor0接口,右马达接motor1。
图4-10
图4-11
图4-12
如图4-12装配好地面灰度传感器,接模拟2口。
如图4-13装上红外传感器,左红外接11口,前红外接13口,前红外传感器可供左右法则共用,左45度传感器接12口。
根据经验,左红外并不是朝向正左方,而是从中线向左偏转60度左右,左45度传感器从中线向左偏转40度左右。
红外的观察距离大约是15-20厘米。
如果还要让机器人走右手法则,右边的两个传感器和左边的传感器安装是对称的。
图4-13
图4-14
图4-15
如图4-15、4-16安装火焰传感器,把传感器配置成扇形结构,在图4-15中,从左到右分别接模拟3、4、5、6端口。
左45度传感器的主要作用是走右手法则到2号门口时检测1号房间的火焰,所以这个传感器的偏转角度需要反复调节。
图4-16
如图4-16,装上灭火风扇,接motor2口。
声控传感器的安装位置比较随便,接数字9口。
图4-17
如图4-17是机器人前面部分的结构,右45度红外接14口,右红外接15口,右红外传感器傍边的部件是地面传感器的调节器。
再在机器人的两侧各安装一片小铁片防止卡死,安装方法见图4-18。
图4-18
如图4-19,机器人的后面安装一片小铁片,装上后红外传感器,接数字10口。
后红外的作用是实现条件法退房时观察后面的墙壁,小铁片的作用是防止撞墙改变了传感器的方向,
后面沾上黑色胶布是为了减轻对墙壁的撞击。
这个机器人使用了大轮窄胎,轮胎外套上自行车内胎皮以增加和地面的摩擦,如果同学们搭建机器人遇到困难,可以从配套光盘的相关内容中获取帮助信息。
图4-19
4.2马达的调试
把
voidmain()
{
motor(0,100);
}
下载到机器人运行,我们应该看到左边的轮子在前进,如果发现右边的轮子在转,交换motor0和motor1上的插头。
如果左边的轮子在后退,交换motor0上的红黑线。
把程序中的motor(0,100);改为motor(1,100);对右马达也进行同样的测试。
关于直线效果的纠正我们在第一章已经有所论述,纠正方法完全相同,如果马达偏得比较厉害,以后编写程序时要注意应用纠正结果。
4.3红外传感器的调试
红外传感器是机器人走迷宫的主要传感器,红外的调试非常重要,对一个传感器来说,主要调节传感器的观察距离,在这里我们一般把它设置到15-20厘米。
在初步调试好红外后,我们还要在调试左右手法则时对红外的角度,观察距离,对应的马达参数进行细小的调节。
对于左右手法则的调试,我们在最后一章再进行论述。
图4-20
4.4地面传感器的调试
图4-21
把
voidmain()
{
while
(1)
{
printf("dm=%d\n",analog
(2));
sleep(0.5);
}
}
下载到机器人运行,把机器人放在一张白纸上面,以显示出70左右的灰度值为比较合适。
调节时顺时针转动调节螺旋为数值变小,逆时针转动为灰度值变大。
4.5火焰传感器的调试
(1)火焰传感器的安装高度
根据规则,灭火比赛时蜡烛的高度在15-20厘米之间,我们取其平均值17.5厘米。
火焰的高度为2-3厘米,如果是2厘米,其中心点高为1厘米,如果是3厘米,其中心点高为1.5厘米,再取平均值为1.25厘米。
根据上面的计算,火焰传感器的安装高度以离开地面
18.75厘米左右为最合适。
(2)火焰传感器的分布
为了提高火焰传感器的侦察能力,我们通常让传感器成扇型分布,传感器的安装角度要有差异,如果传感器数量多,最好还要有高度的差异。
(3)焰传感器的测试
voidmain()
{
while
(1)
{
if(analog(3)<200)//测试接在3号口的火焰传感器
beep();
}
}
把上面的程序下载到机器人,在传感器前面点上火,如果传感器是好的,机器人会不断地发出声响。
(4)左45度火焰传感器的调试
把第三小点的程序下载到机器人,在1号房间门口靠2号墙壁附近推着机器人走,在1号房间灭火圈点上火,如果传感器的角度合适,机器人会不断地发出声响。
否则请调整这个火焰传感器的偏转角度,以后在测试完整程序时,如果发现不了1号房间的火,也同样调整。
(5)火焰传感器接数字口的用法
机器人的端口是重要资源,我们尽量把各个端口都利用起来,以加强机器人对环境变化的检测能力。
纳英特机器人的数字口比较多,我们可以把火焰传感器接在数字口上。
火焰传感器接在数字口上只能得到两个结果,1或0,分别表示有火和无火。
由于接在数字口上不能获取火焰强度的信息,所以重要的传感器还是要接在模拟口上。
假设在数字7口上接一个火焰传感器,为了区分有没有火焰,可以编写下面的代码。
If(digital(7)==1)
//有火
Else
//无火
(6)火焰传感器的并联
火焰、红外等传感器都可以并联,我们可以使用一个接口线上并联多个探头的方法。
传感器的并联加强了传感器的检测能力,并联以后传感器的电阻变小,返回值的意义可能发生变化,请同学们注意程序参数的调节,传感器并联的使用方法需要比较高的机器人制作水平,同学们要根据自己的机器人水平来决定是否使用该技术。
4.6灭火风扇的调试
灭火风扇的调试和马达的调试方法差不多,下载第二节的马达测试程序,如果发现风朝后面吹,交换motor2上的红黑线。
4.7声控传感器的调试
图4-22
voidmain()
{
while(digital(9)==0)
{
}
motor(0,30);
motor(1,30);
}
把上面的程序下载到机器人,如果不拍手机器人没有反应,而拍一下手,机器人前进,说明声控传感器的灵敏度比较合适。
如果机器人在周围没有多大声音时就启动,说明声控太灵敏。
如果对拍手没有反应,说明声控的灵敏度太低。
后面两种情况都需要调节。
4.8适合走左手法则的火焰传感器安装方法介绍
图4-23
如图4-23,这种火焰传感器的装配方法特别适合走左手法则的无火不进房间,上面三个传感器的安装高度在18-19厘米之间,三个传感器之间既有距离差异,又有高度差异,还有角度差异,这样分布,传感器的利用率高,火焰的侦察能力强。
右侧比较低的哪个传感器是专门为检测2号房间的火焰而设计的,这个传感器位置低,好象不合高度要求,但它由一块小铁片向上仰起,测试这个传感器和第5节测试左45度传感器的方法类似。
4.9灭火机器人常见车体结构介绍
本章我们主要论述了一个倒三轮结构的灭火机器人搭建过程,灭火机器人搭建方案还有许多,车体结构可以变化,火焰传感器的布局可以变化,红外传感器的数量、分布位置、角度都可变化。
我们细心比较,从中选择和软件方案配合比较好的搭建案。
4.9.1正三轮结构
如果机器人的前面使用两个带马达的驱动轮,后面中间位置装一个万向轮,这种车体结构叫正三轮。
正三轮结构的机器人有点头闪尾现象,适合制作轨迹项目,对灭火项目来说不太合适。
4.9.2倒三轮结构
如果机器人的后面使用两个带马达的驱动轮,前面面中间位置装一个万向轮,这种车体结构叫倒三轮。
倒三轮结构的机器人克服了正三轮的点头闪尾现象,直线行走的效果特别好,适合各种算法的灭火灭火机器人制作。
4.9.3假四轮结构
假四轮结构的机器人前后各装两个马达,左边的两个马达红线和红线并联,黑线和红线并联,接motor0接口。
右边的两个马达也是如此。
假四轮结构的机器人转动不太灵活,但机器人行走特别稳定,常和一技必杀法、固定路线法等对稳定性要求特别高的算法配合使用。
4.9.4中四轮结构
如果把两个驱动轮安装在机器人两侧中间位置,前后中间位置各装上一个万向轮,我们把这种结构叫中四轮结构。
中四轮结构的机器人适合各种算法,走迷宫比较稳,对场地的适应能力特别强,但速度不如倒三轮结构快。
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