初級機器人技術(shù)與實踐第六章：步行機器人的紅外避障運動

第六章步行機器人的紅外避障運動回顧IR（紅外）檢測器有內(nèi)置的光濾波器，只允許980nm紅外線通過（光速為3*108m/s，則此波長的紅外線頻率為3*1014Hz）。IR（紅外）檢測器還有一個電子濾波器，只允許頻率大約38.5kHz的信號通過。FREQOUT命令主要用來輸出精確定時的高低壓電平，其實際工作范圍是1到32.768KHz。太陽光是直流干涉光源（0Hz）。室內(nèi)光依賴于所在區(qū)域的主電源，閃爍頻率接近100或120Hz。命令FREQOUT8,1,38500

向P8發(fā)送持續(xù)1毫秒的38.5

kHz的高低壓電平信號。當(dāng)紅外檢測器沒有檢測到由紅外二極管發(fā)射的38.5kHz紅外信號時，輸出狀態(tài)是高電平；檢測到紅外信號時，其輸出變?yōu)榈碗娖?。紅外探測器接收到紅外信號后，其輸出狀態(tài)處于低電平的時間不到1毫秒，因此發(fā)送完FREQOUT命令后應(yīng)立即將紅外探測器的輸出狀態(tài)存儲到變量中。串聯(lián)電阻小時，發(fā)光二極管更亮，可以檢測更遠(yuǎn)的物體。盡管FREQOUT命令的最高設(shè)計發(fā)射信號頻率只有32.768kHz，但未經(jīng)過濾的FREQOUT輸出信號包括了一系列諧波，這些諧波包含38.5kHZ的諧波。下圖（a）中顯示的是由命令

FREOUTPin,Period,27036

發(fā)射的信號，通過調(diào)整電子接收器，比如我們要使用的紅外檢測器，可以檢測到被稱之為諧波的信號成分。拓展FREOUTPin,Period,27036(b)基本諧波，(c)三階諧波。圖(c)中顯示的三階諧波也可以直接通過輸入命令如FREQOUTPin,Period,38500來控制。如需40kHz諧波，可用命令：FREQOUTPin,Period,40000InputoutputSyntax:

INPUTPinFunction

Makethespecifiedpinaninput.Pinisavariable/constant/expression*(0-15)thatspecifieswhichI/Opintosettoinputmode.

Syntax:

OUTPUTPinFunction

Makethespecifiedpinanoutput.Pinisavariable/constant/expression*(0-15)thatspecifieswhichI/OpintosettooutputmodeToddlerProgram6.1:InfraredPairsDisplay紅外傳感器接線圖左右該你了！輸入并執(zhí)行程序6.1。該程序使用了BASICStamp的編輯器調(diào)試終端，因此在執(zhí)行時請將串口線與步行機器人連接。執(zhí)行程序6.1時，讓紅外線檢測裝置指向一個使附近任何可能反射回來紅外線都無法接收的方向。最好的辦法就是讓步行機器人指向天花板。調(diào)試終端窗口顯示的左右紅外檢測返回的值都應(yīng)該是“1”。把你的手放到紅外檢測對的前面，相應(yīng)檢測對對應(yīng)的調(diào)試終端顯示窗口的檢測值應(yīng)該從“1”變?yōu)椤?”。移開你的手，相應(yīng)的檢測顯示應(yīng)當(dāng)返回“1”狀態(tài)。這個現(xiàn)象應(yīng)該對每個檢測對都有效，你也應(yīng)當(dāng)可以把你的手放在兩個檢測對的前面，讓兩個檢測輸出顯示都從“1”變?yōu)椤?”。

如果紅外檢測對通過了這些測試，你就可以準(zhǔn)備繼續(xù)下面的實驗，否則，檢查你的程序和電路的錯誤。采用比38.5kHz高的頻率對紅外檢測對進(jìn)行實驗，比如39.0，39.5，40.0，40.5和41KHz。通過逐步向紅外檢測對移動一個物體，觀察在哪個距離開始讓紅外檢測對的輸出從“1”變?yōu)椤?”，確定不同頻率下可以檢測的最大距離。物體檢測和避碰運動紅外線檢測對提供了步行機器人所需的避碰運動信息。一個簡單的避碰程序能讓機器人在一個屋子里隨意行走而不會發(fā)生碰撞。當(dāng)然障礙物必須足夠高，以使步行機器人的紅外檢測器可以檢測到。ToddlerProgram6.2:ObjectDetectionandAvoidance該程序使用了一些新的編程技術(shù)，這些技術(shù)非常有用。該程序聲明了sensors（傳感器）變量，這是一個半字節(jié)（四位）長RAM變量。在傳感器變量這四個位中，只使用了最低的兩位。0位用于存儲左邊檢測的輸出，1位用于存儲右邊檢測的輸出。

FREQOUTlEmitter,1,38500

'Sendfreqoutsignal-left

IRLED.sensors.BIT0=lInput

'StoreIRdetectoroutputinRAM.FREQOUTrEmitter,1,38500

'RepeatfortherightIRpair.sensors.BIT1=rInput二進(jìn)制值十進(jìn)制值基于傳感器輸出狀態(tài)值的分支動作

00000rInput=0和lInput=0,

兩個紅外檢測裝置均檢測到物體，機器人后退

00011rInput=0和lInput=1,

右邊的紅外檢測裝置檢測到物體，機器人左轉(zhuǎn)

00102rInput=1和lInput=0,

左邊的紅外檢測裝置檢測到物體，機器人右轉(zhuǎn)

00113rInput=1和lInput=1,

兩個紅外檢測裝置均沒有檢測到物體，機器人前進(jìn)LOOKUPsensors,[Backward,PivotLeft,PivotRight,Forward],Mx挑戰(zhàn)課題你可以重新排列LOOKUP命令中的地址表，以使步行機器人碰到障礙物時執(zhí)行不同的動作。一個有趣的實驗是用Forward地址代替Backward地址。這樣在Lookup地址列表中將有兩個Forward實例，但這不是一個問題。另外，也可以交換Le