机器人光检测与线跟踪技术详解

# 机器人光检测与线跟踪技术详解 ## 1. 光检测基础 ### 1.1 环境光检测 当关闭传感器的 LED 时，房间内的光线将成为传感器的主要光源。这种方式可用于检测房间的明暗程度，判断是白天还是夜晚。不过在乐高机器人竞赛中，这种环境光测量很少有必要，因为机器人通常需要检测游戏场地的标记，而非房间的整体照明情况。 ### 1.2 反射光检测 我们使用光传感器来读取反射光的强度，即 LED 光从表面反射回来的强度。经过适当校准后，强度值范围为 0 到 100，但未校准的光传感器值范围通常较小，大约在 30 到 70 之间。这是因为光传感器能检测到比人眼更广泛的光谱颜色，校准过程可将值调整到更有用的范围。 ## 2. 传感器校准 ### 2.1 校准的必要性 环境光会因地点而异，例如教室和机器人竞赛场地的光线可能有很大差异。校准的目的是让传感器适应所在房间的光线条件。 校准的频率取决于房间的光线稳定性。如果光线稳定，在同一房间内运行机器人时可能只需校准一次；但如果房间有大窗户引入自然光，导致光线变化，那么每次运行前都可能需要校准 NXT 光传感器。此外，正确屏蔽光传感器对于获得一致的读数也很重要，在机器人设计中应尽量避免外界光线干扰传感器。 在开始校准之前，要确保传感器已正确安装在机器人底盘上，因为传感器位置的改变会影响读数。理想情况下，NXT 光传感器应靠近游戏场地，距离约 2 到 3 厘米，但要确保机器人能越过可能遇到的障碍物。 ### 2.2 校准方法 校准可通过两种方式进行： - **使用 NXT - G 的光校准块**：将校准值存储在 NXT 的内存中。在 NXT - G 高级工具菜单中有一个校准块，可用于校准 NXT 光传感器和声音传感器的最大和最小级别。该块读取的值会存储在 NXT 砖块中，即使 NXT 砖块关闭，这些值也会保留，直到被删除或重新校准。如果机器人使用两个 NXT 光传感器，校准块存储的校准值将应用于两个传感器。 操作步骤如下： 1. 在 NXT - G 程序中添加校准块，通常可放在单独的校准程序中或即将运行的程序开头。 2. 如果想在每个程序中都进行校准，可创建一个包含校准代码的 MyBlock。 3. 运行程序时，先将机器人的光传感器放在游戏场地最亮的表面（最好是白色部分），第一个校准块读取最大光值。 4. 等待按下 NXT 橙色按钮后，将光传感器移到游戏场地的暗区，读取最小光值。 5. 也可通过 USB 电缆或蓝牙将 NXT 砖块连接到计算机，在 NXT 编程软件的工具菜单中选择“校准传感器”，下载一个已包含提示信息的 NXT - G 校准程序。 - **创建自定义校准程序**：将校准值存储在 NXT 砖块的本地文件中。如果不想使用 NXT - G 自带的校准块，或者机器人有多个光传感器且需要为每个传感器存储单独的校准值，可采用这种方法。 操作步骤如下： 1. 创建自定义校准程序，用一个光传感器块将强度值复制到文本文件中。 2. 如果使用多个光传感器，对每个传感器重复此过程，为每个传