任务1：悬崖勒马

发布人：张建辉发布时间：2018-12-07 10:36:14

如果制作“悬崖勒马”这个任务，就一定要学习新的传感器。还记得传感器是什么吗（参见图 9-1）？

 

传感器是机器人的输入设备，是机器人用于感知外界并将各种感知转换为电信号的设备的统称。有了这些传感器，机器人就像长了眼睛、耳朵等感觉器官，就更像“人”，并在感觉上比人类更精确、更丰富。到目前为止，我们只用过一种传感器：触碰传感器。下面学习一种新的传感器：光电传感器。这种传感器非常重要，后面的章节都会用到。

一、光电传感器

为了制作可以“悬崖勒马”的小车，我们需要学习的新传感器是：光电传感器（参见图 9-2）。

 

光电传感器可以感知光线的强弱。反应到程序中，就是光线越强，返回的数值（或者叫光值）就越大。

光电传感器上还有一个 LED 灯，在灯不亮时，可以感应环境光的强弱；在灯点亮时，可以感应灯光打到物体后的反射光的强弱。

LED 灯的灭与亮（参见图 9-3），即可以用程序控制（本章我们将采用此方法），也可以在控制器上直接控制。

 

依据 LED 灯的两种状态，光电传感器模块有两种使用场景，一种是测量环境光，一种是测量反射光。

光电传感器在测量环境光时不需要“开灯”，而测量反射光时需要“开灯”。

那么，我们为什么要测量反射光呢？

因为可以判断反射面的灰度（也就是表面颜色的深浅）。光电传感器的发光二极管会发出一束白光，照到不同颜色的物体上之后，由于不同颜色表面对光线的吸收作用不一样，所以反射光线的强弱也不同。一般来说，深色表面吸收光线多，反射光线少；浅色表面吸收光线少，反射光线多。

所以，反射面是白色时，传感器侦测到的反射光值比较大；反射面是黑色时，传感器侦测到的反射光值比较小；反射面是灰色时，传感器侦测到的反射光值介于白、黑之间；而反射面是某种具体颜色时，传感器侦测到的反射光值也将介于白、黑之间，或者说和某个灰度相同。

二、“悬崖勒马”机器人的搭建

下面我们需要准备一下“悬崖勒马”机器人的元器件（参见图 9-4）。其实很简单，就是在基本车的基础上安装光电传感器。

 

把这些元器件安装之后，就是下面的样子了（参见图 9-5、9-6、9-7）。好，现在带着一个问题观察下面的 3 张图片：这辆小车为什么有一个长长的“脖子”？

 

经过观察可以发展，光电传感器是安装在控制器的 P1 接口上。现在来回答刚才提出的问题：这辆小车为什么有一个长长的“脖子”呢？因为这样可以提高安全性。否则，在速度比较快时，就算发现了悬崖，在惯性作用下也停不住。

三、测量光值

之所以用光电传感器来完成“悬崖勒马”，是因为光电传感器可以“看见”桌子。

光电传感器向下对着桌子，打开灯，桌子会反光，这样光值会比较高。但是到了“悬崖”就没有反光了，光值会比较低。我们就是利用这个方法来判断小车是否还在桌子上（或者说前面是否有悬崖）。

下面来学习一下如何测量光值。首先，把光电传感器接在 P1 接口上（参见图 9-8）。

 

选择“内置测试”菜单，然后选择“光电”项（参见图 9-9）。

 

在光电界面中，左上角的 P1 上显示的光值就是我们要的（参见图 9-10）。

 

读取到的光值是：1990。

下面我们来测量一下桌子与桌子外的光值。我们找一张桌子，白桌子最好，现在把小车放在桌子上，光电传感器对着桌面（参见图 9-11）。

 

读 P1 的数，大概 2400 多（参见图 9-12）。这个数字是个动态的数，会一直变，但变化范围在 2400 到 2500 之间。

把车向前推，直到光电传感器被推出桌面（参见图 9-13）。

 

再次读取 P1 的光值，大概 580 多（参见图 9-14）。

那么，光值取多少时我们认识光电传感器是在桌子上呢？其实在 2400 至 580之间取一个任意数就可以。但为了提高程序的敏感度，我们定为 2000。如果光值大于 2000，我们就认为光电传感器是在桌子上，反之就是到悬崖了。

四、编程

任务描述：小车是在桌子上跑的，小车跑到桌子边时可以自动刹车。

下面是参考程序（参见图 9-15）：