4. Senzori aferenti platformei LEGO Mindstorms.pdf

Senzori aferenți platformei
Platforma are în dotare 4 senzori, și anume: senzorul
tactil, senzorul de sunet, senzorul de lumină și senzorul de
ultrasunete. Cu ajutorul acestor senzori, robotul poate
executa diferite comenzi, cum ar fi să reacționeze la
impactul cu un anumit obstacol, să răspundă la comenzi
vocale, să urmărească un anumit traseu sau să evite
diverse obstacole.
C1 - 22

Senzori
Controllerul NXT are în componență 4 porturi care
permit conectarea la acesta a diverselor tipuri de senzori.
Senzorii sunt folosiți pentru a capta informații despre
mediul înconjurător. Pe lângă senzorii „tipici” ai setului
Mindstorms NXT (senzor de culoare, senzor de atingere și
senzor ultrasonic) există o varietate mare de senzori
compatibili dintre care amintim:
Optici: senzor de lumină, senzor de culoare
Ambientali: senzor de temperatură, senzor de
sunet
Mecanici: senzor de accelerație, senzor
giroscopic
Orientare: senzor tip busolă, senzor de distanță
C2 - 38

Senzor atingere
Senzorul tactil este unul dintre cei mai simpli și cel mai
intuitiv dintre toți senzorii NXT. Funcţionează aproximativ ca
un buton de comandă. În momentul în care este acţionat,
circuitul este închis şi curentul electric trece prin el.
Comanda cea mai utilizată a senzorului este de
amortizare. Amortizoarele sunt cele mai simple modalităţi de
a interacţiona cu mediul înconjurător; ele permit robotului să
detecteze obstacolele în momentul în care le ating, aceştia
schimbându-şi orientarea corespunzător.
Senzorul tactil poate avea trei aplicaţii: apăsat, lăsat
sau de amortizare. Aceseta sunt importante deoarece obligă
robotul să reacţioneze diferit, în funcţie de situaţie.
Una din variantele de programare a senzoului este din
softul NXT-G si este următoarea: în tabloul de comandă
există două subdiviziuni şi anume: selectarea portului pe
care este conectat senzorul şi modul de acţionare al
acestuia. În cea de-a doua subdiviziune se pot selecta
funcţiile: apăsat, lăsat şi amortizare. Amortizarea înseamnă
apăsarea rapidă a butonului şi eliberarea acestuia în mai
puţin de 5 secunde.
A doua modalitate de programare este din meniul
controllerului NXT. Această metodă este foarte utilă mai ales
în momentul în care se dorește verificarea funcționării
senzorului. De exemplu, dacă în program există o problemă
în funcționarea senzorului, din meniul controllerului se poate
verifica dacă senzorul are vreo defecțiune sau este o
problemă de programare.
C2 - 39

Senzor tactil
Aplicație:
Să se scrie un program care va afișa o imagine la
apăsarea senzorului de atingere și alta în rest.
În prima fază se alege imaginea care apare inițial pe
ecranul controllerului, dintr-un bloc de tip display (indicația 2).
Se alege din paleta “flow” blocul “wait” (indicația 1)
căruia i se selectează senzorul de atingere (indicația 5) din
panoul de comandă. Tot din panoul de comandă, din tipul
acțiunii la care trebuie sa reacționeze senzorul (indicația 6),
se alege ca acesta să reacționeze în momentul în care este
apăsat.
Următorul bloc din program este tot unul de tip display
(indicația 3) pe care este selectată o altă imagine, cea dorită
în momentul apăsării butonului.
Ultimul bloc este unul de tip wait pe care este selectat
un sensor tactil (indicația 4), astfel încât ultima imagine să fie
reținută pe ecran până în momentul altei comenzi primită de
senzor. Tot programul este pus într-un bloc de tip loop.
Cu ajutorul acestui program se pot testa cele trei faze
ale senzorului.
C2 - 40

Senzor tactil
Aplicație:
Să se scrie un program care va afișa o imagine la
apăsarea senzorului de atingere și alta în rest.
Pentru acest program este nevoie de un bloc de tip
swith care are ca intrare un sensor tactil (indicația 1). Tipul
senzorului se alege din panoul de comandă (indicația 2).
Se selectează acțiunea dorită, în acest caz se doreste
ca butonul senzorului să fie apasat. În momentul în care
senzorul este apăsat, se afișează o anumită imagine.
Imaginea este selectată dintr-un bloc de tip display.
Blocul este amplasat pe ramura “true” a blocului, după
cum se vede în indicația 3. În caz contrar, se afișează o
imagine diferită tot cu ajutorul unui bloc display care este
amplasat pe ramura de „false” a blocului, după cum se poate
observa în indicația 4.
C2 - 41

Senzor ultrasonic
Senzorul ultrasonic permite robotului să detecteze
obiecte. El mai poate fi folosit pentru a evita obstacole, să
măsoare distanţe şi să detecteze mişcarea.
Senzorul ultrasonic măsoară distanţa în centimetri sau
inchi. Este capabil să măsoare distanţe de la 0 la 255
centimetrii cu o precizie de +/- 3 cm.
Principiul detectării ultrasonice este faptul că senzorul
eminte ultrasunete de înaltă frecvență (peste limita auzului
uman), care ricoșează de pe obiecte și este citită de senzor.
Timpul necesar întoarcerii undei sonore determină
distanța la care se află obiectul. Cu cât intervalul de timp
este mai mare, cu atât distanța față de obiect este mai mare.
Liliecii folosesc același principiu pentru a se deplasa și a
localiza prada.
Un mod comun de a programa senzorul este de a-l
seta să verifice constant mediul înconjurător iar apoi să
folosească valorile citite pentru a comanda robotul să
reacționeze. (ex. Să ocoleasacă sau să dea înapoi) Citirile
sunt normalizate, primind valori de la 0 la 100.
C2 - 42

Senzor ultrasonic
Aplicație:
Să se scrie un program care va genera un sunet în
momentul în care un obiect se apropie la mai puțin de 20 cm
de senzorul ultrasonic.
Pentru rezolvarea aplicației, se va folosi un bloc wait.
Acesta se alege din paleta „flow”, după cum se vede în
indicația 1 din figura alăturată.
Din panoul de comandă se alege funcția dorită pentru
blocul wait, adică senzorul ultrasonic căruia i se setează
parametri doriți, adică pentru ce distanță să funcționeze
(indicația 5) și portul pe care este pus senzorul (indicația 6).
Următoul bloc din program este blocul de sunet
(indicația 2), deoarece robotul, în momentul în care ajunge la
o distanță mai mică sau egală cu cea selectată la blocul
anterior, să genereze un sunet selectat din meniul blocului.
Ultimul bloc este tot unul de tip wait căruia i se
selectează tot un senzor ultrasonic (indicația 6). Toate trei
blocurile sunt puse într-un bloc loop.
C2 - 43

Senzor ultrasonic
Aplicație
Să se scrie un program care va afișa o imagine în
momentul în care un obiect se găsește la mai puțin de 20 cm
de senzorul ultrasonic.
Pentru această aplicație se va folosi un bloc de tip
switch (indicația 1), căruia i se alege un senzor ultrasonic din
panoul de comandă (indicația 6).
Cu cursorul din indicația 7 se alege distanța pe care să
o „vadă” senzorul, adică dacă este selectat 20 de centimetri,
în momentul în care distanța e mai mică se execută blocurile
din partea de „true” a blocului (ndicația 2), iar dacă valoarea
e mai mare, programul din partea de „false” a blocului switch
(indicația 3).
Când senzorul detectează un obiect la mai puțin de 20
de centimetri, va afișa o imagine (indicația 4), iar dacă
obiectul este la o distanță mai mare, pe ecranul controllerului
va fi afișată o altățț imagine (indicația 5). Senzorul este
conectat la portul 4 al controlerului (indicația 8).
C2 - 44

Senzor ultrasonic
Senzorul ultrasonic are o rază mare de acțiune și nu
depinde de intensitatea luminoasă din cameră (pentru că
folosește sunetul). Pe de altă parte, emite și receptionează
unde la unghi aproximativ 30° , chiar și un obiect punctiform
apare detaliat după o scanare.
Senzorul are probleme cu detectarea anumitor
materiale, de exemplu nu poate percepe materiale moi
deoarece acestea absorb ultrasunetele, în timp ce o oglindă
poate să reflecte ultrasunetele.
C2 - 45