Представляет из себя в основном простые кнопки на размыкание\замыкание. Очень простая реализация и легкость подключения данного типа датчика, доступны начинающим разработчикам. При использовании с микроконтроллерами требует обработки с задержкой, для фильтрации эффекта дребезга контактов(описать отдельно).

Датчики наклона

Используется в роботах, где соответственно нужно контролировать наклон, для поддержания равновесия и во избежание переворота модели на не ровной поверхности(например горы). Существуют как с аналоговыми, так и с цифровыми интерфейсами. Результат - значение градуса наклона.

Оптические датчики

В этом типе датчиков используется физические свойства полупроводника при световом влиянии. Фоторезистор меняет сопротивление, имеем результат степени освещенности. Фотодиод в отличии от фоторезистора имеет более быстрое время срабатывания. Датчик отражения(излучатель и приемник) позволяет определять белые или черные участки на поверхности, что позволяет ему двигаться по нарисованной линии или определить близость препятствия. Сюда входят пироэлектрические датчики, которые позволяют обнаружить и измерить тепло исходящие от огня, человека или животных, благодаря инфракрасному излучению.

Видеокамеры

Этот тип датчиков на сегодняшний очень хорошо начинает использоваться благодаря росту технологий в сфере обработки изображений. Можно было добавить их к оптическим датчикам, но я посчитал это отдельным типом из-за сложности и богатства возможностей. Это настоящие глаза робота. Применений ему достаточно: системы авторизации, распознавания образов, обнаружения движения и тп.

Звуковые датчики

Это и распознавание речи(полу-решенная задача на сегодняшний день, требуется значимые ресурсы для обработки и анализа) или просто частот звука(хлопок, свист). При высокой частоте звука высока точность определения направления на его источник. Также при использовании ультразвуковых датчиков возможно измерить расстояния до препятствия от нескольких сантиметров до 11 метров.

Датчики положения

К датчикам положения относятся GPS(система глобального позиционирования), ориентиры(исполняют роль маяка), гироскопы(определение угла вращения).

Электромагнитные датчики

Всем известный геркон простейший пример такого типа датчика. Также для измерения магнитной силы используется эффект Холла.

На этом заканчиваю, но хочу заметить это далеко не все датчики, которые могут использоваться при разработке робота. Такие, датчики как температуры, давления, тока, напряжения были даже не затронуты. Например, датчик температуры можно использовать для контроля за температурой движущихся частей или полупроводниковых компонентов, требуемых принудительного охлаждения. Также, при совмещении нескольких основных типов датчиков, получаются более сложные системы или группы датчиков.

Используемая литература:

Сборка и программирование мобильных роботов в домашних условиях, Фредерик Жимарши, NT Press - 2008

Метки: датчики, органы чувств, препятствия, геркон, механические датчики, оптические датчики

Робот принимает информацию от внешней среды через датчики. По аналогии с живым организмом - это органы чувств. По аналогии с персональным компьютером - устройства ввода. Выбор датчиков для использования при разработке робота отдельный этап. Расскажу кратко о их типах и предназначении в этой статье.

Датчики соударений . Представляет из себя в основном простые кнопки на размыкание\замыкание. Очень простая реализация и легкость подключения данного типа датчика, доступны начинающим разработчикам. При использовании с микроконтроллерами требует обработки с задержкой, для фильтрации эффекта дребезга контактов(описать отдельно).
Датчики наклона . Используется в роботах, где соответственно нужно контролировать наклон, для поддержания равновесия и во избежание переворота модели на не ровной поверхности(например горы). Существуют как с аналоговыми, так и с цифровыми интерфейсами.
Оптические датчики . В этом типе датчиков используется физические свойства полупроводника при световом влиянии. Фоторезистор меняет сопротивление, имеем результат степени освещенности. Фотодиод в отличии от фоторезистора имеет более быстрое время срабатывания. Датчик отражения(излучатель и приемник) позволяет определять белые или черные участки на поверхности, что позволяет ему двигаться по нарисованной линии или определить близость препятствия. Сюда входят пироэлектрические датчики, которые позволяют обнаружить и измерить тепло исходящие от огня, человека или животных, благодаря инфракрасному излучению.
Видеокамеры. Этот тип датчиков на сегодняшний очень хорошо начинает использоваться благодаря росту технологий в сфере обработки изображений. Можно было добавить их к оптическим датчикам, но я посчитал это отдельным типом из-за сложности и богатства возможностей. Это настоящие глаза робота. Применений ему достаточно: системы авторизации, распознавания образов, обнаружения движения и т.п.
Звуковые датчики . Это и распознавание речи(полу-решенная задача на сегодняшний день, требуется значимые ресурсы для обработки и анализа) или просто частот звука(хлопок, свист). При высокой частоте звука высока точность определения направления на его источник. Также при использовании ультразвуковых датчиков возможно измерить расстояния до препятствия от нескольких сантиметров до 11 метров.
Датчики положения. К датчикам положения относятся GPS(система глобального позиционирования), ориентиры(исполняют роль маяка), гироскопы(определение угла вращения).
Электромагнитные датчики . Всем известный геркон простейший пример такого типа датчика. Также для измерения магнитной силы используется эффект Холла.

Такие, датчики как температуры, давления, тока, напряжения были даже не затронуты. Например, датчик температуры можно использовать для контроля за температурой движущихся частей или полупроводниковых компонентов, требуемых принудительного охлаждения.

7/. SLAM (Одновременная локализация и составлению карт) является решением так называемой задачи курицы и яйца. Кратко опишите эту задачу?

Все стратегии локализации, которые мы обсуждали требуют человеческих усилий, чтобы установить робота в пространство. Искусственные экологические изменения могут быть необходимы. Даже если это не будет так, карта окружающей среды должны быть созданы для робота. Но робот, который локализуется успешно имеет правильные датчики для обнаружения окружающей среды, и поэтому робот должен построить его собственную карту. Это стремление идет к сердцу автономных мобильных роботов. В прозе, мы может выразить конечной целью, как следует:

С произвольной начальной точки, мобильный робот должен быть способен автономно исследовать окружающую среду своими бортовыми датчиками, получить знания об этом, интерпретировать Сцена, построить соответствующую карту, и локализовать сам по отношению к этой карте.

Выполнение этой цели решительно, вероятно, лет прочь, но важным является подцель изобретение методов автономной создания и модификации экологической карта. Конечно датчики мобильный робот имеют лишь ограниченный круг, и поэтому он должен физически исследовать свое окружение, чтобы построить такую ​​карту. Таким образом, робот должен не только создать карту, но он должен делать это во время движения и локализации для изучения окружающей среды. В сообществе робототехники, это часто называется одновременное локализации и отображение (SLAM) проблема, возможно, самый трудный проблема в конкретных мобильных робототехнических систем.

Причина того, что SLAM трудно рождается именно от взаимодействия между Положение робота обновляет как это локализует и его отображение действия. Если мобильный робот обновлений его позиция на основе наблюдения с неточно известной особенностью, в результате позиция оценка становится коррелирует с оценкой особенность местонахождения. Аналогичным образом, карта становится коррелирует с оценкой позиции, если наблюдение взяты из известных неточно положение используется, чтобы обновить или добавить функцию к карте. Общая проблема карте потенциала

Таким образом, пример проблема курицы и яйца. Для локализации робот должен знать, где функции, тогда как для строительства карту-робота нужно знать, где это на карте.

Единственный путь к полному и оптимального решения этой проблемы является совместной рассмотреть все корреляции между оценкой положения и оценки функция местонахождения. Такое crosscorrelated карты называются стохастические карты, и мы начинаем с обсуждения теории за этого подхода в следующем разделе .

К сожалению, реализации такого оптимальное решение вычислительно непомерно. В Ответа ряд исследователей предложили другие решения, которые функционировали также в ограниченные обстоятельства. Раздел 5.8.2 характеризует эти альтернативные частные решения.

8. Ультразвуковой датчик. Что он измеряет? Как он измеряет? Опишите о датчике и его плюсах и минусах.

Сенсорное устройство, преобразующее электрическую энергию в ультразвуковые волны (механические вибрации с частотой свыше 20 кГц), называется ультразвуковым датчиком. Принцип работы ультразвукового датчика похож на радар и оценивает наличие цели на основе интерпретации отраженного от нее сигнала. Принимая скорость звука за постоянную величину, с помощью ультразвукового датчика определяется и расстояние до объекта, которое соответствует интервалу времени между отправкой сигнала и возвращением его эха.

Ультразвуковой датчик имеет ряд особенностей, определяющий область применения данного устройства. Среди них выраженная направленность сигналов, небольшая дальность действия, невысокая скорость распространения волн. Основное преимущество ультразвуковых датчиков – сравнительно низкая цена. В автомобилях ультразвуковые датчики используются в различных парковочных системах:парктронике, системе автоматической парковки. Ультразвуковые датчики с увеличенной дальностью действия применяются в ряде конструкций системы помощи при перестроении для контроля за «слепыми» зонами. Ультразвуковые датчики находят применение в разрабатываемых системах автоматического управления автомобилем.

Основу ультразвукового датчика составляет преобразователь , объединяющий активный элемент и диафрагму. Преобразователь работает как передатчик и как приемник. Активный элемент генерирует короткий импульс и принимает его эхо от препятствия. Он изготавливается из пьезоэлектрического материала. Алюминиевая диафрагма является контактной поверхностью датчика и определяет его акустические характеристики. Преобразователь имеет упругое основание, поглощающее вибрации. Все элементы ультразвукового датчика помещены в пластмассовый корпус с разъемом для подключения.

При получении внешнего сигнала активный элемент заставляет вибрировать диафрагму, которая посылает ультразвуковые импульсы в пространство. При встрече с препятствием импульсы отражаются, возвращаются к преобразователю и создают вибрации активного элемента, с которого снимается электрический сигнал.

Основными техническими характеристиками ультразвукового датчика являются дальность обнаружения препятствия, частота сигнала, быстродействие (скорость определения препятствия). Современные парковочные датчики имеют дальность обнаружения до 2,5 м, частоту сигнала 40 кГц и быстродействие порядка 0,1 с. Ультразвуковые датчики в системе автоматической парковки, системе помощи при перестроении имеют дальность действия до 4,5 м.

Производители не указывают значение такого важного показателя как угол обзора. В ультразвуковом датчике угол обзора определяется частотой импульсов, а также размером и формой преобразователя. При этом, чем выше частота импульса, тем уже угол обзора датчика. Ультразвуковой датчик с частотой импульсов 40 кГц имеет достаточно большой угол обзора. Фокусировка парковочного датчика построена таким образом, что угол обзора по горизонтали больше угла обзора по вертикали. Это позволяет избежать ненужных отражений сигнала от поверхности земли.

Несмотря на неоспоримые преимущества, ультразвуковой датчик парковки имеет серьезные функциональные ограничения . Работоспособность датчика и соответственно точность показаний снижаются в плохих погодных условиях (дождь, снег, лед ) и при загрязнении. Сенсор может пропустить мелкие предметы (стойки ограждения ), поверхности, имеющие низкую отражающую способность.

9/29 Вы строите мобильного робота, и вы хотите, чтобы убедиться, что вы выбираете энкодер для него, что является достаточно точным, чтобы позволить вам определить, когда платформа переместилась 0,1мм. Колеса платформы имеет радиус на 100 мм без нагрузки. шестерня коробка между двигателем и колесом составляет 1:20. Нагрузка платформы сжимает колеса на 10%. Какое разрешение нужно для энкодера и где вы приложите его.

19Предположим, что у вас есть автомобиль с управлением приводом по проводам, так что вы можете легко подключить компьютер для управления движением автомобиля. Теперь предположим, что вы хотите чтобы автомобиль был в состоянии следовать по шоссе и оставаться на одной дорожке. Опишите какие датчики вы будете использовать и почему?

20 Предположим, что у вас есть автомобиль с управлением приводом по проводам, так что вы можете легко подключить компьютер для управления движением автомобиля. Теперь предположим, что вы хотите чтобы автомобиль был в состоянии следовать по шоссе и оставаться на одной полосе. Опишите наибольшие трудности работы этой системы в реальности?

В приводной арматуре  управление затвором осуществляют посредством привода (механического, электрического, гидравлического и др.), который может иметь дистанционное управление.

Передний привод - наиболее распространенный тип привода на легковых автомобилях по всему миру. Не зря говорят: "если бы передний привод был придуман раньше заднего, то о последнем вообще никто не узнал бы". Действительно, передний привод имеет множество преимуществ перед задним приводом, хотя существуют и недостатки, которые могут принести сюрпризы как зимой так и летом. Предлагаю вашему вниманию свои тезисы и советы относительно особенностей управления передним приводом зимой.

Передний привод на скользкой поверхности лучше держит траекторию, а также позволяет достаточно неплохо маневрировать, особенно когда на авто качественная зимняя резина. Авто практически всегда послушное, и провоцирует на повышение скорости, проявления резкого управления и торможения, вот здесь и подстерегает опасность всех владельцев авто с передним приводом. Передний привод зимой может преподнести множество сюрпризов, и если сравнивать его с задним приводом и полным приводом, то передний привод имеет больше сюрпризов чем задний. Сейчас на меня обвалится масса недовольства, как полной и передний привод лучше заднего. При заносе на переднем приводе нужно лишь прибавить газу и все, - НЕТ, не все так просто. И если говорить о том что лучше, то сложно дать однозначный ответ, ведь на переднем приводе сложнее попасть в неконтролируемый занос колес, но если попал то и выйти из такого заноса сложнее.

Занос задних колес и траектории движения авто зимой.

Ситуация привычная для заднего привода, а вот для переднего привода это явление не такое уж распространенное. Самый простой способ вызвать занос задней оси - затянуть ручник. Конечно, ни один адекватный водитель не будет это делать на трассе или в населенном пункте.

К другим более реальным зачинщикам заноса задней оси на переднем приводе можно отнести:

резкое торможение (как тормозом так и двигателем), особенно когда спереди резина лучше, чем сзади;
резкое движение рулем;
вход в поворот на гораздо более высокой скорости чем это позволяет дорожное покрытие;
торможение на выкрученных в бок колесах или в повороте;
наезд одним из задних колес на препятствие;
движение с высокой скоростью по неоднородной поверхности (с одной стороны лед с другой рыхлый снег);
при движении с горы в низ, особенно на крутых склонах;
при пересечении путей или снежной каши (когда идешь на обгон например).
Конечно, это не полный список, когда зимой на переднем приводе возможен занос задней оси и этот перечень можно дополнять и дополнять. Давайте лучше разберемся как бороться с таким явлением.

ЗАПОМНИТЕ, если ваше авто с передним приводом стало уходить в занос задней частью - ЗАПРЕЩЕНО сбрасывать газ и тормозить!

Это кстати ответ на вопрос: "почему передним приводом хуже выходить из заноса, чем задним?", - Потому что нужно преодолеть инстинкт самосохранения и не отпускать газ, и большинству водителей свой ​​страх довольно трудно преодолеть. Для того, чтобы выйти из заднего заноса на переднем приводе нужно слегка повернуть руль в сторону заноса (если задняя ось идет вправо, то и руль нужно поворачивать вправо). Также, будьте готовы к тому, что вам сразу потребуется ровнять колеса, или даже крутить в другую сторону. Если этого не сделать, то ваше авто пойдет в новый задний занос в противоположную сторону, и выйти из второго заноса будет значительно сложнее, так как он может оказаться слишком крутым и вас просто развернет на 180 °. Если вас занесло на 180 ° и авто продолжает движение нужно тормозить, или пробовать перейти на низшую передачу и давить "с умом" на газ.

Занос передних колес на переднем приводе довольно распространенное явление, если хотите ощутить его в полной мере, попробуйте на скользкой поверхности тронуться с места с перегазовкой и не сбрасывая газ вывернуть колеса до отказа, в 90% из 100% ваше авто не захочет возвращать в заданном направлении а будет продолжать ехать прямо.

Чтобы выйти из заноса ведущей оси на переднем приводе нужно сбросить газ до того момента пока колеса не перестанут пробуксовывать и только тогда пробовать рулем направлять авто в нужном направлении. Если во время сноса передней оси ведущие колеса не пробуксовывают, то необходимо пробовать слегка поворачивать руль в заданную сторону и частично добавлять газа, но это все нужно делать очень быстро, чтобы не получить неконтролируемый занос обеих осей авто.

В последнее время на рынке DIY-электроники появилось большое количество роботов, выполненных на базе Arduino. Каждый из них обладает своими преимуществами и недостатками. Хотелось бы представить вашему вниманию еще одну новинку — набор «Смарт РОБО» от компании «УмныеЭлементы» .

Набор выполнен в виде конструктора, предназначенного для сборки готового робота под управлением Arduino. В рамках стандартных возможностей изделия предусмотрена не только поэтапная сборка, но и выполнение программирования для работы в различных режимах. Набор включает пошаговую инструкцию на русском языке, в которой детально рассказывается о процессе сборки платформы, подключении элементов и установке электронных деталей.

Также данное руководство знакомит пользователя с видами датчиков, используемых в роботе (инфракрасные датчики препятствия, цифровые датчики линии, инфракрасный приемник). В нем подробно показано, как протестировать датчики на наличие неисправностей. Кроме того, благодаря использованию инструкции, вы сможете понять принцип работы устройства, научитесь подключать и запускать контроллер, а также загружать в него нужный скетч. Для удобства пользователей все детали набора упакованы в индивидуальную упаковку и каждая из них подписана.

Робот работает в трех стандартных режимах:

1. Движение по линии. В этом режиме робот перемещается по заранее заданной траектории с помощью двух цифровых датчиков линии. За счет использования таких датчиков робот легко преодолевает как плавные повороты, так и более сложные участки трассы, которые имеют, к примеру, форму восьмерки. Небольшая тестовая трасса входит в комплект.

1. Объезд препятствий. Платформа оснащена четырьмя инфракрасными датчиками, которые помогают обнаружить помехи на пути движения робота. Благодаря специальному алгоритму перемещения робот двигается беспрепятственно и не застревает в углах.

1. Дистанционное управление. Готовый робот принимает команду с пульта дистанционного управления при помощи инфракрасного приемника. Устройство подчиняется командам аналогично игрушечному радиоуправляемому автомобилю.

В основе устройства робота лежат высококачественные датчики и микроконтроллерная плата от компании Keyestudio, которая является абсолютным аналогом оригинальной платы Arduino Uno, не уступая ей по внешним характеристикам и техническим параметрам. Шасси выполнено на акриловой основе с четырьмя электромоторами N20, снабженными редукторами.

К числу важных преимуществ «Смарт РОБО», которые делают набор привлекательным на фоне конкурентов, относятся:

• В комплекте имеется все необходимое для сборки. Набор представляет собой полноценное, готовое к работе устройство. Кроме основных базовых элементов, в комплект входят дополнительные элементы: отвертки для сборки платформы и крепления элементов, а также батарейка для автономной работы робота;
• Предусмотрена пошаговая инструкция по сборке и настройке. Данное руководство позволяет поэтапно пройти весь путь: от сборки механической части робота до загрузки готовой программы в контроллер;
• Три различных режима работы. Допускается доработка каждого режима по своему усмотрению;
• Возможность сборки без паяльника. Подсоединение всех проводов выполняется с использованием быстроразъемных соединителей и винтовых клемм. То есть пользователю остается только соединить элементы друг с другом;
• Безопасность. Питание робота предусматривает использование обыкновенной батарейки мощностью 9 вольт.
• Универсальность. Функциональные возможности робота не ограничиваются тремя стандартными режимами. Вы можете самостоятельно доработать существующую конструкцию или разработать что-то новое. Монтажные площадки снабжены универсальными креплениями, что позволяет существенно расширить или полностью заменить состав модулей и датчиков. Возможности робота зависят лишь от вашей фантазии.

Набор будет полезен не только новичкам, но и тем, кто владеет знаниями в области программирования контроллеров и мечтает их расширить. Также изделие может играть роль обучающего руководства на уроках физики, информатики и электротехники. В случае необходимости его можно использовать как поэтапное руководство к действию на кружке робототехники.

Узнать более подробную информацию о наборе «Смарт РОБО» можно на официальном

Инфракрасный датчик входит домашнюю версию набора Lego mindstorms EV3. Это единственный датчик, который может применяться как самостоятельно, так и в паре с инфракрасным маяком, тоже являющимся частью домашнего набора. Следующие два урока мы посвятим изучению этих двух устройств, а также их взаимодействию между собой.

8.1. Изучаем инфракрасный датчик и инфракрасный маяк

(Рис. 1) в своей работе использует световые волны, невидимые человеку - инфракрасные волны* . Такие же волны используют, например, дистанционные пульты управления различной современной бытовой техникой (телевизорами, видео и музыкальными устройствами). Инфракрасный датчик в режиме "Приближение" самостоятельно посылает инфракрасные волны и, поймав отраженный сигнал, определяет наличие препятствия перед собой. Еще два режима работы инфракрасный датчик реализует в паре с инфракрасным маяком (Рис. 2) . В режиме "Удаленный" инфракрасный датчик умеет определять нажатия кнопок инфракрасного маяка, что позволяет организовать дистанционное управление роботом. В режиме "Маяк" инфракрасный маяк посылает постоянные сигналы, по которым инфракрасный датчик может определять примерное направление и удаленность маяка, что позволяет запрограммировать робота таким образом, чтобы он всегда следовал в сторону инфракрасного маяка. Перед использованием инфракрасного маяка в него необходимо установить две батарейки AAA.

Рис. 1

Рис. 2

8.2. Инфракрасный датчик. Режим "Приближение"

Этот режим работы инфракрасного датчика похож на режим определения расстояния ультразвуковым датчиком. Разница кроется в природе световых волн: если звуковые волны отражаются от большинства материалов практически без затухания, то на отражение световых волн влияют не только материалы, но и цвет поверхности. Темные цвета в отличие от светлых сильнее поглощают световой поток, что влияет на работу инфракрасного датчика. Диапазон работы инфракрасного датчика также отличается от ультразвукового - датчик показывает значения в пределах от 0 (предмет находится очень близко) до 100 (предмет находится далеко или не обнаружен). Еще раз подчеркнем: инфракрасный датчик нельзя использовать для определения точного расстояния до объекта, так как на его показания в режиме "Приближение" оказывает влияние цвет поверхности исследуемого предмета. В свою очередь это свойство можно использовать для различия светлых и темных объектов, находящихся на равном расстоянии до робота. С задачей же определения препятствия перед собой инфракрасный датчик справляется вполне успешно.

Решим практическую задачу, похожую на Задачу №14 Урока №7 , но, чтобы не повторяться, усложним условие дополнительными требованиями.

Задача №17: написать программу прямолинейно движущегося робота, останавливающегося перед стеной или препятствием, отъезжающего немного назад, поворачивающего на 90 градусов и продолжающего движение до следующего препятствия.

У робота, собранного по инструкции small-robot-31313 , впереди по ходу движения установлен инфракрасный датчик. Соединим его кабелем с портом "3" модуля EV3 и приступим к созданию программы.

Рассмотрим программный блок "Ожидание" Оранжевой палитры, переключив его в Режим: - "Сравнение" - "Приближение" (Рис. 3) . В этом режиме программный блок "Ожидание" имеет два входных параметра: "Тип сравнения" и "Пороговое значение" . Настраивать эти параметры мы уже умеем.

Рис. 3

Решение:

1. Начать прямолинейное движение вперед
2. Ждать, пока пороговое значение инфракрасного датчика станет меньше 20
3. Прекратить движение вперед
4. Отъехать назад на 1 оборот двигателей
5. Повернуть вправо на 90 градусов (воспользовавшись знаниями Урока №3, рассчитайте необходимый угол поворота моторов)
6. Продолжить выполнение пунктов 1 - 5 в бесконечном цикле.

Попробуйте решить Задачу № 17 самостоятельно, не подглядывая в решение.

Рис. 4

А теперь для закрепления материала попробуйте адаптировать решение Задачи №15 Урока №7 к использованию инфракрасного датчика! Получилось? Поделитесь впечатлениями в комментарии к уроку...

8.3. Дистанционное управление роботом с помощью инфракрасного маяка

Инфракрасный маяк, входящий в домашнюю версию конструктора Lego mindstorms EV3, в паре с инфракрасным датчиком позволяет реализовать дистанционное управление роботом. Познакомимся с маяком поближе:

1. Пользуясь инфракрасным маяком, направляйте передатчик сигнала (Рис. 5 поз. 1) в сторону робота. Между маяком и роботом должны отсутствовать любые препятствия! Благодаря широкому углу обзора инфракрасный датчик уверено принимает сигналы, даже если маяк располагается позади робота!
2. На корпусе маяка расположены 5 серых кнопок (Рис. 5 поз. 2) , нажатия которых распознает инфракрасный датчик, и передает коды нажатий в программу, управляющую роботом.
3. С помощью специального красного переключателя (Рис. 5 поз. 3) можно выбрать один из четырех каналов для связи маяка и датчика. Сделано это для того, чтобы в непосредственной близости можно было управлять несколькими роботами.

Рис. 5

Задача №18: написать программу дистанционного управления роботом с помощью инфракрасного маяка.

Мы уже знаем, что для реализации возможности выбора выполняющихся блоков необходимо воспользоваться программным блоком "Переключатель" Оранжевой палитры. Установим режим работы блока "Переключатель" в - "Измерение" - "Удалённый" (Рис. 6) .

Рис. 6

Для активации связи между инфракрасным датчиком и маяком необходимо установить правильное значение параметра "Канал" (Рис. 7 поз. 1) в соответствии с выбранным каналом на маяке! Каждому программному контейнеру блока "Переключатель" необходимо сопоставить один из возможных вариантов нажатия серых клавиш (Рис. 7 поз. 2) . Заметьте: некоторые варианты включают одновременное нажатие двух клавиш (нажатые клавиши помечены красным цветом). Всего в программном блоке "Переключатель" в этом режиме можно обрабатывать до 12 различающихся условий (одно из условий должно быть выбрано условием по умолчанию). Добавляются программные контейнеры в блок "Переключатель" нажатием на "+" (Рис. 7 поз.3) .

Рис. 7

Предлагаем реализовать следующий алгоритм управления роботом:

• Нажатие верхней левой кнопки включает вращение левого мотора, робот поворачивает вправо (Рис. 7 поз. 2 значение: 1)
• Нажатие верхней правой кнопки включает вращение правого мотора, робот поворачивает влево (Рис. 7 поз. 2 значение: 3)
• Одновременное нажатие верхних левой и правой кнопок включает одновременное вращение вперед левого и правого мотора, робот двигается вперед прямолинейно (Рис. 7 поз. 2 значение: 5)
• Одновременное нажатие нижних левой и правой кнопок включает одновременное вращение назад левого и правого мотора, робот двигается назад прямолинейно (Рис. 7 поз. 2 значение: 8)
• Если не нажата ни одна кнопка маяка - робот останавливается (Рис. 7 поз. 2 значение: 0) .

При разработке алгоритма дистанционного управления вы должны знать следующее: когда нажата одна из комбинаций серых кнопок - инфракрасный маяк непрерывно посылает соответствующий сигнал, если кнопки отпущены, то отправка сигнала прекращается. Исключение составляет отдельная горизонтальная серая кнопка (Рис. 7 поз 2 значение: 9) . Эта кнопка имеет два состояния: "ВКЛ" - "ВЫКЛ" . Во включенном состоянии маяк продолжает посылать сигнал, даже если вы отпустите кнопку (о чём сигнализирует загорающийся зеленый светодиод), чтобы выключить отправку сигнала в этом режиме - нажмите горизонтальную серую кнопку еще раз.

Приступим к реализации программы:

Наш алгоритм дистанционного управления предусматривает 5 вариантов поведения, соответственно наш программный блок "Переключатель" будет состоять из пяти программных контейнеров. Займемся их настройкой.

1. Вариантом по умолчанию назначим вариант, когда не нажата ни одна кнопка (Рис. 7 поз. 2 значение: 0) . Установим в контейнер программный блок , выключающий моторы "B" и "C" .
2. В контейнер варианта нажатия верхней левой кнопки (Рис. 7 поз. 2 значение: 1) установим программный блок "Большой мотор" , включающий мотор "B" .
3. В контейнер варианта нажатия верхней правой кнопки (Рис. 7 поз. 2 значение: 3) установим программный блок "Большой мотор" , включающий мотор "C" .
4. В контейнер варианта одновременного нажатия верхних левой и правой кнопок (Рис. 7 поз. 2 значение: 5) установим программный блок "Независимое управление моторами" "B" и "C" вперед.
5. В контейнер варианта одновременного нажатия нижних левой и правой кнопок (Рис. 7 поз. 2 значение: 8) установим программный блок "Независимое управление моторами" , включающий вращение моторов "B" и "C" назад.
6. Поместим наш настроенный программный блок "Переключатель" внутрь программного блока "Цикл" .

По предложенной схеме попробуйте создать программу самостоятельно, не подглядывая в решение!

Рис. 8

Загрузите получившуюся программу в робота и запустите её на выполнение. Попробуйте управлять роботом с помощью инфракрасного маяка. Всё ли у вас получилось? Понятен ли вам принцип реализации дистанционного управления? Попробуйте реализовать дополнительные варианты управления. Напишите свои впечатления в комментарии к этому уроку.

* Хотите увидеть невидимые волны? Включите режим фотосъемки в мобильном телефоне и поднесите излучающий элемент дистанционного пульта от телевизора к объективу мобильного телефона. Нажимайте кнопки пульта дистанционного управления и на экране телефона наблюдайте свечение инфракрасных волн.

Роботы должны быть снабжены определенными датчиками ощущений, чтобы они могли успешно выполнять задания, обходясь без вмешательства человека. Некоторые из них будут аналогами органов чувств человека, таких, как слух, зрение, тактильная чувствительность. Однако не обязательно ограничиваться человеческими органами чувств. Робота можно заставить воспринимать радиоволны, ультразвуковые колебания, ультрафиолетовое излучение или электрические сигналы путем простого подсоединения к его «центральной нервной системе» нужных датчиков, дающих на выходе удобный электрический сигнал.

В больнице робот-анестезиолог может осуществлять непосредственный контроль за дозировкой анестезирующего средства в соответствии с уровнем электрических ритмов человеческого мозга, определяемым электродами электроэнцефалографа, установленными на голове пациента.

В настоящее время разработки сенсорных устройств робота в немалой степени стимулируются потребностью во внешних устройствах для цифровых вычислительных машин. Во всем мире разрабатываются различные виды этих устройств. Исследуются различные устройства для распознавания образов, искусственные глаза для чтения букв и цифр, искусственные уши для восприятия речи, различные виды тактильных датчиков и другие аналоги органов чувств. Есть надежда, что какая-то часть этих исследований облегчит решение проблемы общения между человеком, вычислительными машинами и другими устройствами. Разумеется, любые из разрабатываемых сейчас устройств пригодятся впоследствии для использования в роботах.

Существуют органы чувств животных, которые мы до сих пор еще не научились воспроизводить. Наиболее сложными из них являются вкусовые и обонятельные. К счастью, пока они не представляют особой важности. Не подлежит сомнению, что если бы они стали необходимы, то начались бы исследования возможных путей их воспроизведения.

Было бы удобно, если бы органы чувств робота обладали всеми свойствами органов чувств человека и животных. Весьма полезным является, например, свойство аккомодации. Как только происходит внезапное изменение в стимуляции нервной клетки животного, резко возрастает выход нервных импульсов в нервную систему. Если, однако, дальнейшая стимуляция сохраняет неизменную величину, нервная активность падает. По существу эта активность представляет собой форму квазидифференциации реакции при изменении воздействия. Такой вид активности, по-видимому, основной в нервной системе животных, причем он не сводится только лишь к временной области. Например, в сетчатке глаза, вероятно, имеется некая форма пространственной квазидифференциации, которая обеспечивает эффект выделения контуров изображения, проецируемого на сетчатку. Желательно, чтобы такая способность к временной и пространственной дифференциации была введена в число свойств датчиков нервной системы робота.

Еще одно желательное для робота свойство сенсоров нервной системы животных состоит в том, что сигнал на их выходе не прямо пропорционален величине стимуляции, а пропорционален ее логарифму. Этот закон (известный как закон Вебера—Фехнера) позволяет сенсорам животных работать в очень широком диапазоне интенсивностей стимуляции, и поэтому подчинение ему желательно для нервной системы робота. Очень интересен также вопрос, следует ли наделять роботы внутренним чувством времени. Эксперименты по отключению сенсоров человека позволяют утверждать, что человек, по существу, всецело судит о времени по внешним событиям и что при отсутствии на входе информации от внешних источников утрачивается всякое «чувство времени». Если это так, нетрудно оснастить стандартный робот подобием часов или другим времяхранящим устройством, что будет весьма полезно, поскольку тогда роботу можно будет отдавать распоряжение о выполнении определенного действия в определенное время.