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走进机器人的器官世界(1)(一)
发表日期:2011-03-29 09:44:50 来源: 作者:刘英杰 【 】 浏览:17490次 评论:0

人类可以利用自身的器官去感知外界事物的变化,可以用眼睛观察,可以用耳朵倾听等。作为模拟人类的机器人可以吗?是的,机器人也可以感知外界事物的变化。那么机器人又是通过什么来感知事物的呢?这就是伟大的传感器。传感器就相当于机器人的器官,不同种类的传感器可以让机器人具有不同的功能。下面就让笔者为大家推荐几款传感器模块,它们可以为机器人小车、机械臂装上器官,让他们看得见、听得到、闻得出。

一、         红外接近开关

它可以让机器人检测到前方是否有障碍物,是一种集发射与接收于一体的光电开关传感器。检测距离可以根据要求进行调节。该传感器具有探测距离远、受可见光干扰小、价格便宜、易于装配、使用方便等特点,可以广泛应用于机器人避障、互动媒体、工业流水线等众多场合。开关信号输出,无障碍物时输出高电平,有障碍物时输出低电平,并且探头后面指示灯亮,探测范围3~80cm。

红外接近开关

 

 

使用方法

   将红外接近开关连接到主控制板上,给控制板下载相应的程序,给整个电路供电,红外开关就可以工作啦。

   控制部分,笔者选择的是Arduino328控制板。在以前的“玩转Arduino”系列文章中,我提到过,Arduino328控制板是一块采用AVR单片机的基于开放原始代码的Simple I/O平台,使用类似Java、C语言的开发环境,可以快速使用Arduino语言与Flash或Processing等软件结合,实现互动作品。Arduino可以与其他已开发完成的电子元件配合使用,例如开关、传感器或其他控制模块,以及LED、步进电机等其他输出裝置,也可以独立运行成为一个可以与软件沟通的平台,例如flash、processing、Max/MSP、VVVV等。网上有很多可以让我们免费下载使用的Arduino应用程序,可以帮助我们开发出很多令人惊奇的互动作品。后面要介绍的传感器应用的控制部分我也选择的是Arduino328。

Arduino328控制板

 

 我选择了xbee传感器扩展板来实现控制板和传感器的连接。将扩展板插在Arduino328控制板上,传感器直接插在扩展板上。xbee传感器扩展板能使大部分传感器轻松地和Arduino控制板连接,还具有xbee/Bluetooh Bee蓝牙无线数传接口、APC220/Bluetooh V3蓝牙无线数传接口、I2C/I2C/TWI接口、SD卡模块接口等。电源部分选择4节5号电池即可。

 Xbee传感器扩展板

具体接线方法:

1.将xbee传感器插在Arduino328控制板上。

2.将红外接近开关插在扩展板上的数字接口。红色为电源,绿色为地,黄色为信号输出。

 

3.接上电源部分。

 

 

这样电路部分就接好了。将这个红外接近开关应用在小车上,就可以进行避障的实验了。控制板的程序根据从红外开关读取的电平判断前方是否有障碍物,如果有障碍物,就让小车执行相应的躲避动作。

红外开关的其他使用场合

 

二、         超声波测距模块URM37 V3.2

这个模块可以让机器人检测到是否有障碍物,并且可以精确地检测出机器人与障碍物之间的距离。如果说红外开关类似人的眼睛,那么,超声波测距模块就是火眼金睛。它采用工业级高性能AVR单片机作处理器,具有温度校正和软件补偿功能,其RS232接口可直接与PC串口相连,而且自带一路舵机控制端,适用相应的专用软件还能让其控制更得心应手,URM37 V3.2模块有RS232/TTL串口、PWM及开关量输出。最大测量距离500cm,最小测量距离为4cm,分辨率为1cm,误差在1%左右。

  URM37 V3.2超声波测距模块

 

使用方法:

1.将xbee传感器插在arduino328控制板上

2.利用杜邦线将超声波模块上的第1引脚和扩展板上标有VCC的引脚相连,模块的第2引脚和扩展上标有GND的引脚相连,模块的第4引脚连接到扩展上的数字2口,模块的第6引脚和扩展板上的数字3口相连。

 

3.连接数据线(数据线一端插到电脑的USB口,另一端插到板子上),给控制板下载程序,笔者通常使用一个串口调试助手软件SSCOM,可以在网站上免费下载。

 

4.程序下载完毕后,打开串口调试助手软件,选择对应的波特率。这时在串口调试助手软件中会不断有数据返回,这个数据就是超声波模块距离与它前方障碍物的距离。

 

 

 

 

国外玩家使用URM V3.2和Arduino制作的机器小车,见letsmakerobots.com/node/5629

 

基于Arduino和URM37V3.2超声波测距模块的魔手控制小车教程视频,见blog.ednchina.com/zhang0309/1828644/message.aspx

三、   模拟气体传感器

这是个基于气敏元件的气体传感器,可以很灵敏地检测到空气中的烟雾以及甲烷气体。与Arduino专用传感器扩展板结合使用,可以制作火灾烟雾报警、甲烷泄露报警等相关的作品。该模块具有输出调节电位器:顺时针调节大,逆时针调节小。

使用方法:

将配套的线一端插在传感器上,另一端插在扩展板的模拟0口。蓝色线为输出,红色线为电源,黑色线为地。将数据线一端插在控制板上,另一端插在电脑的USB接口上。

将程序下载到控制板,打开串口调试助手软件。首先我们看看探头暴露在空气中的数据。当探头预热完成后,数据将在120左右。

接下来,我们检测几种气体试试。第一种是口气检测,对着探头吹气,我们可以通过串口助手观察到数据(260~300)。

第二种是烟雾检测,将点燃的纸熄灭,放到探头下方,产生的烟雾会被探头检测到,我们可以通过串口助手观察到数据(410~570)。

第三种是丁烷检测,我们常用的气体打火机就是使用的丁烷,把打火机放到探头下方,放出丁烷气体,探头就会检测到,串口助手观察到的数据为920~1020。

四、   DHT11温湿度传感器

DHT11温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用了专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术,以确保产品具有极高的可靠性与长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件,并与一个高性能8位单片机相连接。该模块具有品质良好、响应超快、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中,传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。模块采用单线制串行接口,使系统集成变得简易快捷。超小

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Tags:《无线电》 制作 责任编辑:zhangxiao
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