Uploaded byAlexander Kolotov
Кружок по робототехнике. Занятие #4. Программируем датчики касания и звука
Документ описывает программирование LEGO-роботов с акцентом на использование датчиков для изменения поведения робота в зависимости от внешних событий. В нём рассматриваются понятия состояния робота, ожидание событий и применение разных датчиков, таких как касания и уровня громкости, включая примеры использования и задания для разработки программ. Также обсуждаются методы управления состояниями и действиями робота в ответ на различные сенсорные сигналы.
Кружок по робототехнике. Занятие #4. Программируем датчики касания и звука
- 1. Программирование Lego-роботов «Слушаем» датчики. Часть I Нижний Новгород, 2012
- 2. Содержание • Введение • Что такое состояние? • Ожидание событий • Ожидание событий в NXT-G • Датчик касания • Цикл - повтор одинаковых действий • Датчик уровня громкости
- 3. Введение • Основной функциейробота является движение или перемещение его частей (манипуляторы, захваты, ноги, сенсоры)
- 4. Введение • Роботу необходимоизменять свое поведение (движение) в зависимости от внешних событий.
- 5. Введение • Внешние событияприходят роботу через сенсоры и датчики, от внутренних часов робота, от оператора, а также от других роботов.
- 6. Что такое состояние? •Смена состояния робота: При программировании роботов часто говорят о состояниях. Например, робот находится в состоянии движения или робот находится в состоянии бездействия. Чтобы перейти к следующему состоянию, робот должен получить указание на это через какое-то событие.
- 7. Что такое состояние? •Например, находясь в состоянии движения роботу приходит сигнал от датчика касания, что впереди перпятствие, и робот из состояния движения переходит в состояние бездействия. Сигнал от датчика Движение Остановка
- 8. Ожидание событий • Следовательно,робот будет продолжать находиться в предыдущем состоянии до тех пор, пока не получит сигнал на переход в следующее состояни. • Робот должен ожидать возникновения сигнала – этот процесс можно назвать «Ожидание события»
- 9. Ожидание событий вNXT-G • В среде программирования NXT-G есть специальный блок «Wait» (Ждать), на котором программа приостанавливает свое действие до наступления события • Блок Ожидания может быть описан фразой «выполнять предыдущее действие до тех пор, пока не случиться ...» • Блоки ожидания (оранжевые) можно найти в общей (Common) палитре инструментов
- 10. Ожидание событий вNXT-G • Блок Ожидания может быть использован для ожидания событий от разных сенсоров • Источниками событий могут быть: • Сенсоры и датчики • Внутренние часы и таймеры • Кнопки расположенные на NXT блоке • Сообщения от других роботов (Bluetooth)
- 11. Датчик касания • Ожидание событий от датчика касания • «Ехать вперед до тех пор, пока датчик касания не будет нажат» 1. Номер порта, где установлен датчик 2. Переход в следующее состояние определяется параметрами Нажат (Pressed) – «поворачивать до тех пор, пока датчик не будет нажат» Отжат (Released) – «отъезжать до тех пор, пока датчик не будет отжат» Щелкнут (Bumped) – «ничего не делать до тех пор, пока датчик не обнаружит щелчок»
- 12. Датчик касания • Пример 1.Ничего не делать до тех пор, пока датчик не будет нажат (зажат и сразу отпущен) 2. Начать движение вперед 3. Ехать до тех пор, пока датчик не будет зажат 4. Остановиться Количество движения у мотора – бесконечность, позволяет бесконечно двигаться до прихода события
- 13. Датчик касания • Задание1. Робот обнаруживает препятствие. • На роботе датчик касания «смотрит» вперед • Робот начинает двигаться • Как только обнаружится касание с препятствием, робот должен остановиться. • Из скольки блоков состоит ваша программа? • Остановился робот сразу после касания или сколько-то еще пытался продолжать двигаться? • За счет какого действия в программе нужно остановить робота, сразу после обнаружения нажатия?
- 14. Датчик касания Не забывайте добавлять блок остановки двигателей после блока ожидания, это позволит сделать поведение робота более предсказуемым При отсутствии этого блока Запустить двигатели и двигатели будут продолжать передать управление крутиться после блока Ожидание. следующему блоку Ожидать появления А поскольку программа сразу (состояние движения) сигнала «касание» кончилась, то на двигатели просто перестает подаваться энергия, но они еще продолжают двигаться по инерции
- 15. Датчик касания • Задание2. Запуск робота c кнопки. • Изначально робот стоит и должен начать двигаться только после того, как происходит нажатие на датчик касания. • Робот останавливается после столкновения с препятствием. • Почему робот не поехал, а программа сразу завершилась?
- 16. Датчик касания Программа исполняется на NXT блоке быстрее, чем человек взаимодействует с роботом Очень-очень быстро! Тысячные доли секунды Человек нажал Моторы на кнопку Человек еще не остановились и Моторы только начали успел отдернуть программа запускаться, и руку от датчика завершилась управление передалось следующему блоку
- 17. Датчик касания • Вариантпервый. • Вставить задержку, чтобы человек успел отжать датчик Человек нажал Моторы К этому времени на кнопку За это время, запускаются датчик «освобожден» кнопка отжимается и ожидает сигнала касания Минусы подхода: • Задержку надо подбирать индивидуально для человека • Запуск мотора происходит с видимой задержкой после нажатия
- 18. Датчик касания • Вариантвторой. • Использовать событие «датчик щелкнут». Минусы подхода: • Такой «фокус» пройдет только с датчиком касания – для других датчиков такое поведение придется программировать самостоятельно
- 19. Датчик касания • Задание2a. Простейший выход из лабиринта. • Напишите программу, чтобы робот выбрался из лабиринта вот такой конфигруации: Старт Финиш • Что нужно сделать роботу после касания со стенкой? • В какую сторону должен крутиться мотор, чтобы робот мог выполнить разворот беспрепятственно? • Сколько раз робот должен сделать одинаковые действия?
- 20. Повтор одинаковых действий •Иногда в программе возникает необходимость повторить несколько одинаковых операций друг за другом несколько раз: 1 2 4 3
- 21. Повтор одинаковых действий •Для повторения одинаковых действий используется блок «Loop» (Цикл) • Те действия, которые необходимо повторять несколько раз, помещаются внутрь цикла • Как только действие последнего блока в цикле заканчивается, программа переходит к первому блоку
- 22. Повтор одинаковых действий •Задание 2b. Выход из бесконечного лабиринта. • Напишите программу, чтобы робот выбрался из лабиринта, у которого финиша заранее не определен: Старт
- 23. Повтор одинаковых действий •Задание 3. Ожидание событий от двух датчиков. • Установите на роботе два датчика касания – один «смотрит» вперед, другой – назад • Напишите программу, чтобы робот менял направление движения на противоположное при столкновении с препятствием, при этом: • При движении вперед опрашивается передний датчик • При движении назад опрашивает задний датчик Не забудьте указать разные порты для разных датчиков.
- 24. Датчик уровня громкости • Ожидание событий от датчик уровня громкости • «Ничего не делать до тех пор, пока не стало тише, чем …» 1. Номер порта, где установлен датчик 2. Переход в следующее состояние определяется звуковым давлением (громкостью звука) : • Событие возникнет при громкости меньше, чем X процентов (тише чем …) • знак “<“, оранжевая полоска ползунка с левой стороны • Событие возникнет при громкости больше, чем X процентов (громче чем …) • знак “>“, оранжевая полоска ползунка с правой стороны
- 25. Датчик уровня громкости •Пример 1. Ничего не делать до тех пор, пока рядом с роботом не хлопнут в ладоши 2. После хлопка, проиграть музыку
- 26. Датчик уровня громкости •Задание 4. Измерение громкости • Установите датчик громкости на роботе • Составьте программу, состоящую из одного только блок ожидания, работающего с датчиком уровня громкости • Подключите робота к компьютеру, убедитесь, что среда NXT-G видит вашего робота • Перейдите в конфигурационную панель блока и посмотрите, как изменяются показания сенсора в зависимости от окружающего шума
- 27. Датчик уровня громкости •Задание 5. Управление звуком. 1. Робот должен начать двигаться после громкого хлопка. 2. После еще одного хлопка робот должен повернуть на 180 градусов и снова ехать вперед. 3. Используйте цикл, чтобы повторять действия из шага 2. Какой уровень громкости установлен, как порог срабатывания, для хлопка? Чтобы избежать влияния шума моторов, установите датчик как можно выше над роботом. • Если робот все время поворачивает, попробуйте решить проблему используя знания, полученные в Задании 2.
- 28. Ожидание событий •Ваши вопросы?