讓機(jī)器人巡線不脫線

謝宇翔

在平常的訓(xùn)練中，我發(fā)現(xiàn)用巡線完成相關(guān)任務(wù)時(shí)，機(jī)器人常常出現(xiàn)脫線的情況。

于是，我嘗試對(duì)機(jī)器人巡線的方法進(jìn)行優(yōu)化。

一、機(jī)器人顏色傳感器巡線

1.機(jī)器人巡線任務(wù)如圖1所示，機(jī)器人如圖2所示。

二、機(jī)器人巡線的工作原理

顏色傳感器選擇模式有三種，一種是反射光強(qiáng)度，第二種是顏色，第三種是環(huán)境光強(qiáng)度。這里我主要研究的是反射光強(qiáng)度。

1.工作原理。巡線就是沿著一條黑線走，其基本原理是通過檢測(cè)反射光的強(qiáng)度，判斷機(jī)器人與線的黑白交界處的位置，當(dāng)檢測(cè)到黑線時(shí)向右轉(zhuǎn)，檢測(cè)到白線時(shí)向左轉(zhuǎn)。

2.EV3測(cè)光。機(jī)器人與電腦連接后，在編程窗口可以直接看到所測(cè)光的值（如圖3）。

3.如果黑線所測(cè)光的值為D（35），白線所測(cè)光的值為E（55），最后程序中所用的判斷值為F=（D+E）/2=（35+55）/2=45。

編程如圖4所示。機(jī)器人啟動(dòng)，前進(jìn)0.3圈，當(dāng)3號(hào)顏色傳感器檢測(cè)到反射光強(qiáng)度小于45時(shí)，B馬達(dá)以功率30向右旋轉(zhuǎn)，C馬達(dá)停止，機(jī)器人回到黑白交界處。當(dāng)3號(hào)顏色傳感器檢測(cè)到反射光強(qiáng)度大于45時(shí)，C馬達(dá)以功率30向左旋轉(zhuǎn)，B馬達(dá)停止，機(jī)器人回到黑白交界處，同時(shí)一直左右搖擺前進(jìn)。通過不斷改變B、C馬達(dá)的功率，可確保機(jī)器人正常巡線。

三、問題分析

機(jī)器人顏色傳感器巡線時(shí)，有時(shí)可以正常巡線，有時(shí)脫離黑線，除了不斷改變B、C馬達(dá)的功率以確保正常巡線外，還要考慮傳感器的安裝高度和環(huán)境光對(duì)傳感器的影響。

前面所寫的程序是一個(gè)死循環(huán)，可用馬達(dá)的角度傳感器或時(shí)間、計(jì)數(shù)、邏輯跳出該死循環(huán)。

四、問題解決

1.機(jī)器人巡線時(shí)，安裝高度越高，外界自然光對(duì)它的影響越大。經(jīng)過多次試驗(yàn)，我發(fā)現(xiàn)當(dāng)顏色傳感器的離地高度在5mm以內(nèi)時(shí)，自然光對(duì)它的影響非常小。

2.機(jī)器人巡線時(shí)通過改變馬達(dá)功率的大小可以解決脫線的問題，但也會(huì)影響機(jī)器人的運(yùn)行時(shí)間，通過反復(fù)調(diào)試可以找到最佳的功率。

通過以上兩種方法解決了機(jī)器人脫線的問題，但所編程序是一個(gè)死循環(huán)，如何控制機(jī)器人的巡線時(shí)間與長(zhǎng)度？

五、優(yōu)化與改進(jìn)

1.利用馬達(dá)的角度傳感器（4 200度）跳出循環(huán)，程序如圖5所示。完整程序如圖6所示。

2.前面所寫程序是傳感器判斷后機(jī)器人做出相應(yīng)的反應(yīng)，再接著判斷，程序較長(zhǎng)，我運(yùn)用條件判斷進(jìn)一步簡(jiǎn)化程序。完整程序如圖7所示。

當(dāng)傳感器檢測(cè)光的值大于45時(shí)，機(jī)器人執(zhí)行上面的程序，反之則執(zhí)行下面的程序。用完整的程序測(cè)試，機(jī)器人都能正常巡線，并且能控制其運(yùn)行時(shí)間與角度。（指導(dǎo)老師：諶躍飛）