樂高rc教程第10章參考方案

光盤內容第十章創(chuàng)新實踐訓練產品運動方案設計實例參考一、起重機實物模擬搭建主要功能由三個分功能組成（1）吊勾升降功能（2）移動功能（3）旋轉功能搭建的參考模型見圖10-1。圖10-1起重機模型

程序控制模擬起重機的工作進行以下循環(huán)：吊勾下降——吊勾升起（起吊重物）——橫梁旋轉——移動機構橫移——吊勾下降——停頓幾秒（卸貨）——吊勾回升——橫梁回轉——移動機構回移。各部分的運動時間可由實驗實際測定，程序見圖10-2，橫梁回轉的角度可由觸動傳感器限位（或由角度傳感器確定、或限定轉動時間），電機C控制吊勾升降、電機A控制橫梁回轉、電機B控制移動機構橫向移動。圖10-2起重機控制程序其他說明上述起重機橫梁回轉的角度由觸動傳感器進行限位控制時，因橫梁轉動引起的顫振使其與觸動傳感器精確接觸比較困難，而通過限定轉動時間進行控制，由于存在傳動誤差，橫梁多次回轉后位置會發(fā)生變化，而由角度傳感器控制相對比較準確、可靠。另外對上述起重機結構可進行變異，如圖10-3的起重吊車，其機架上部可以自由旋轉，以便于吊起四周的貨物；機架底座裝有輪子，這樣在距離上就沒有限制，該起重機結構簡單，重量輕，且有多種功能，但缺點是不能吊運重量大的貨物。

二、無人駕駛滅火車滅火車作為特種消防設備可代替消防隊員接近火場實施有效的滅火救援、化學檢驗和火場偵察。它的應用將提高消防部隊撲滅特大惡性火災的實戰(zhàn)能力，對減少國家財產損失和滅火救援人員的傷亡將產生重要的作用。圖10-4為火場的虛擬環(huán)境，表示一個有四個房間的全黑屋子，黑線表示一定高度的墻，圓圈代表滅火車，蠟燭代表火源，將隨機地放在任意一個房間里。實物模擬搭建圖10-4火場虛擬環(huán)境要求無人駕駛滅火車能在設定的環(huán)境中自行搜索，尋圖10-4火場虛擬環(huán)境要功能由四個分功能組成：（1）行走功能滅火車的行走系統可由LEGO低速電機經帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動或蝸輪傳動等適當組合進行減速，驅動輪子（或履帶）。為使行走順暢滅火車應與墻壁保持一定距離，可用紅外測距、聲波測距、激光測距、接近開關……等方法，LEGO部件中可用滾輪機械結構加觸動傳感器實現，或在車側安裝光感傳感器測定反射光的亮度值來實現距離的保持（圖10-5）。（2）搜索功能搜索過程中需要判斷和選擇合適的道路，可用觸動傳感器判斷前面是否碰壁該轉彎了，或根據裝于兩側的光感傳感器測得的亮度值決定朝哪個方向運行。實現轉彎的動作可用程序控制，例如先后退少許，再使一邊的輪子不轉（或較緩慢轉動），另一邊的輪子轉動，就可使滅火車向輪子不轉的一側轉彎。當然要實現靈活轉彎，最好搭建機械的轉向機構，另有電機驅動。圖10-5紅外測距（3）火情發(fā)現功能在搜索過程中根據火的光、熱、煙等特征判斷是否有著火點，滅火車在移動過程中要不斷進行檢測，發(fā)現火情的方法有：a、根據光線的強弱進行判斷，可用LEGO光感傳感器。b、根據溫度的高低進行判斷，可用LEGO溫度傳感器。c、根據紅外能量進行判斷。為使火情發(fā)現得更快、工作更有效，可選擇適當時機讓滅火車360°旋轉，以便提前發(fā)現著火點。（4）到達著火現場功能發(fā)現火情并不意味著已經到達現場，只有到達現場才能滅火。要求滅火車靠近著火點的適當位置，距離太遠，無法有效滅火或根本滅不掉，太近則滅火車

要被火燒到，造成車輛、儀器損壞（模擬火源則可能被撞倒等）。上述傳感器的反饋信號會隨著滅火車與火源之間的距離的減少而變強，因此可根據能量的強弱進行判斷是否到達合適位置，如圖10-6圓點表示火源，圓圈表示火場范圍，黑色實心方塊表示滅火車，它已到達著火現場如圖10-7所示。圖10-6火場示意圖圖圖10-6火場示意圖圖10-7模擬火場圖10-8圖10-8無人駕駛滅火車（5）滅火功能滅火車到達現場后開啟滅火裝置進行滅火，常用的滅火方法有水、泡沫、干粉、風力等，可根據燃燒物的性質選擇合適的滅火方法。若用蠟燭模擬火源，則用LEGO部件實現滅火最有效的方法是搭建風扇，用風力滅火（圖10-8）。程序控制控制滅火機器人的整體思路是：由兩個馬達控制機器人行走，一個光感傳感器檢測機器人與墻壁的距離。開始時機器人沿右墻行走，如果機器人遠離墻，控制馬達向右走，如果機器人離墻太近，控制馬達遠離墻壁。如果機器人前方的有障礙物，機器人左轉，循環(huán)執(zhí)行。當機器人前方光感傳感器檢測到蠟燭，機器人追光。當機器人光值達到一定范圍，機器人停止運行開始滅火。（1）機器人搜尋房間如圖10-9所示，程序中用2端口光感傳感器檢測墻壁，判斷數值，使用容器自動檢測，當光感傳感器檢測到數值大于6號容器中數值（接近于墻壁），控制馬達A旋轉，C馬達停止。當光感傳感器檢測到數值小于6號容器中數值并且也小于7號容器中數值（機器人遠離墻壁），控制馬達A、C同時旋轉。因為光感傳感器和觸動傳感器并聯在一個端口，用2端口光感圖標判斷觸動傳感器是否被觸發(fā)。程序循環(huán)執(zhí)行。

圖10-9搜尋程序程序中主要使用容器來記錄數據，減少人為檢測數值的麻煩，但在此之前應對它們進行一些設定，見圖10-10。在程序中使用了4、5、6、7、8五個容器，為了保證讀數準確首先對五個容器清零；用1端口光感傳感器檢測環(huán)境數值，然后數值加7再保存到5號容器中；3、5號容器中數據加6保存到6號容器中；這樣設計就是設置光感傳感器檢測范圍。（2）機器人尋找火源機器人尋找火源主要依靠光感傳感器，因為光感傳感器檢測到的火焰的亮度要比現場的數值高，當然這也與現場環(huán)境有關。我們要現場檢測一下實際的光值是多少。機器人在行走過程中要不斷檢測房間中是否有蠟燭，所以在這里我們用到了事件圖標（見圖10-11）。在這里我們主要用分別連接在1和3端口的光感傳感器檢測機器人前方是否有蠟燭。為了保證數據準確，首先對傳感器清零。圖10-11事件圖標設置機器人的兩個光感傳感器，無論哪個檢測到有蠟燭，機器人都進入追光程序（見圖10-12）,1和3端口光感傳感器檢測前方蠟燭來控制機器人的A、C馬達運行；當1端口光感傳感器檢測到光值大于65，機器人跳出追光程序。（這時機器人離蠟燭非常接近，已經進入30厘米白色圓圈范圍）。圖10-12追光程序（3）機器人滅火機器人找到火源后停下來，開始滅火。需要注意的一點是：機器人在試圖撲滅火焰前必須到達距離火焰30厘米以內，在距離火焰30厘米的圓內有一條2.5厘米寬的白線。所以在編寫程序時，我們要檢測機器人停止下來時檢測到的燭光是多少。圖10-13所示，機器人停下，B馬達開始運行，風扇滅火；用1端口光感傳感器檢測，如果還有火，馬達繼續(xù)滅火。圖10-13滅火程序下面圖10-14是一個完整的程序，大家可以借鑒一下。3.技術說明搭建模型時注意將模型的中心放到主動輪上（RCX放到馬達上，保持機器人的身體平衡）。檢測房間和蠟燭的光感傳感器放置位置、角度要注意：a、 光感傳感器位置要合適，盡量避免外界光線對它的影響。b、 檢測蠟燭的2個光感傳感器的角度要合適。c、 為避免光感傳感器受外界光線影響，給光感傳感器加入遮擋裝置。加入觸動傳感器是為了防止萬一光感傳感器沒有檢測到障礙物，機器