灰度感測器的使用

上篇給大家介紹了非標機器人設計思想的機械設計部分，沒有看的同學可以點選 機械設計思想 前去檢視。

在大學裡做過幾次非標組別的機器人，看著機器人按照自己的思想在擂臺上運動，很有成就感。出於對機器人的熱愛，後來在淘寶上開了一家網店，專賣自己設計的機器人配件，於是認識很多全國各地高校機器人領域的朋友，有很多同學聊天第一句話就是要我比賽時的程式，個人覺得我的程式寫的很水，也往群檔案裡上傳了，我對這些同學都說了同樣話，非標機器人之間差異很大，機械上設計的不一樣，感測器佈局上的不一樣，都會導致程式的不同。個人覺得盲目的看別人的程式會擾亂自己的思維，按照自己的想法去做，才能鍛鍊自己的思維。有很多同學購買了我們的產品，在這裡對支援KXCT的同學說一聲謝謝。在交流的過程中我發現各個高校實驗室上屆對下屆知識的傳承做的不是太好，好多新手來找我討論該怎麼做，說自己學長考研去了或者找工作去了，那實驗室每一年都是重複而不能有太大的進步，希望大家做完比賽了寫一個說明文件，把自己的研究成果留給後來人做參考。鑑於廣大同學的情況，我在這裡分享下我做非標時簡單的設計思想，以拋磚引玉。

今天主要講講灰度感測器的使用。

一、感測器的瞭解

非標常用檢測擂臺邊緣的感測器常見有兩種，如下：

1、漫反射紅外接近開關

2、灰度感測器

兩者有什麼優缺點呢？

  ①漫反射紅外接近開關

    優點：有效檢測距離長，通過調節固定的角度可以在機器人沒有達到擂臺邊緣前，提前檢測到擂臺邊緣。

    缺點：體積大，怕反光，怕黑色，如果對手是黑色或者反光，很容易誤判斷擂臺邊緣，造成不攻自破的結果。

  ②灰度感測器

    優點：體積小，可以通過判斷擂臺的顏色得出機器人距離擂臺邊緣的距離，固定在機器人底部，碰到反光對手不會誤判擂臺邊緣

    缺點：有效檢測距離比較短

不管用哪個型別的感測器控制思想是差不多的，以灰度感測器為例

灰度感測器又分數字灰度和模擬灰度兩種，區別如下

①模擬灰度感測器可以實時的檢測機器人下方擂臺的顏色，微控制器根據讀取的AD值進行分段處理，從而可以判斷出機器人在什麼位置。微控制器必須有相關的程式配置和處理。

②數字灰度感測器只能返回兩個狀態，到達或者沒到達，判定標準通過電位器調節。微控制器只需讀取IO狀態即可，程式編寫簡單。

可以看出，用1個模擬感測器就可以判斷機器人在擂臺上的位置，但是無法判斷機器人走向與擂臺邊緣的角度，這個角度會影響到機器人遇到擂臺邊緣返回擂臺中心的路徑。如果用數字感測器就可以解決這個問題，但是必須得用多個才能判斷出來。

二、感測器的固定

  使用數字灰度的同學很多這樣固定的感測器

這種固定方式可以判斷出機器人的走向與擂臺邊緣的角度關係，但是如果想再細化點控制都不太好做到，比如下面這種場景

 上圖是擂臺的圖紙，我把它簡單的劃分成AB兩個區域，在A區域裡機器人可以可勁的造，想怎麼折騰就怎麼折騰，我們叫做安全區，在B區域裡就要悠著點啦，要分碰到對手的時候和沒有檢測到對手的時候兩種情況，不管是哪一種都不能掉以輕心，我們叫做雷區，那四角的感測器固定法就不太好識別這種情況了，建議在機器人最中間加一個灰度感測器。

三、機器人與擂臺邊緣的幾種關係

我畫了幾幅圖作為示例，先給大家說下圖例，下面這個是我畫的機器人的模型，設計上前後是對稱的也就是不分前後，白色①②③④代表的是灰度感測器固定的位置，為了描述理解，我們約定其中①②的一側為機器人的前部，那麼③④也就是機器人的後部了

機器人模型

機器人的走向與擂臺邊緣的夾角可以說是隨機的，不太容易控制，其中幾個比較有代表性的可能性如下

上圖總共畫出了ABCD四種機器人與擂臺邊緣的情況，其中A和D不是同一種哦。因為機器人是前後對稱的，所以A情況又可以分為前部（①②面）靠近擂臺邊緣和後部（③④面）靠近擂臺邊緣兩種情況，但是程式的處理方法卻可以一樣。B情況可以分為①②、③④、①④、②③靠近擂臺角落的情況。C情況可以分為①、②、③、④先檢測到擂臺邊緣。D情況可以分為①④、②③兩種情況。我們可以發現，機器人和擂臺邊緣的情況有很多種，稍微考慮少一種都會出現漏洞，這個時候就凸顯前後對稱和左右對稱設計的優勢了，情況處理上的工作直接減少一半。在實際除錯中發現，出現以上幾種情況的概率確實不是太高，所以我們還需要設計機器人在擂臺上的路徑（在沒有遇到敵方的時候），路徑有很多種控制方法，在這裡舉兩個例子簡單說明下原理。

請看下圖

上面兩幅圖上的紅色細線代表機器人的行走路線（沒有遇到敵方的時候），可以選擇讓機器人順時針或者逆時針依次行走四條紅線，行走路徑的半徑可以通過控制兩側輪子的差速進行調整，保證一圈下來機器人可以把擂臺表明檢測一遍，這樣就可以大大的增加我之前說的那幾種機器人與擂臺邊緣的情況的可能性。當遇到地方的時候中斷這種巡臺路線，進行攻擊，攻擊策略之後會專門講解，消滅敵方後，機器人會逐漸恢復之前的巡臺路線。大家可以嘗試下其他的巡臺路徑，可以把實驗結果在下方評論分享給大家。

至此感測器篇講解的差不多了，可能描述的不是太詳細，當然我講的只是示例原理，還需要大家進行實際除錯，歡迎大家評論。

最後請允許我插入一則廣告，本人開的網店：KXCT雷電科技  主要經營機器人和智慧車相關的灰度感測器和直流電機以及直流電機驅動等相關配件，歡迎大家前來選購和交流。