機(jī)器人研究的概況及對(duì)我國(guó)高中機(jī)器人教育的淺見(jiàn)(編輯修改稿)
2025-02-05 18:07 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ? （ 3）傳感器與單片機(jī)的接口電路 ? （ 4）繼電器與單片機(jī)的接口 ? （ 5）直流電動(dòng)機(jī)的控制 27 （ 1）課標(biāo)的要求 ? 1. 了解電子控制系統(tǒng)的基本組成 ,知道單片機(jī)是一種使用廣泛的控制電路。 ? 。 ? ，并能掌握簡(jiǎn)單的使用方法。 ? 、單片機(jī)和繼電器等安裝一個(gè)簡(jiǎn)單控制裝置，并進(jìn)行試驗(yàn)。 28 29 （ 2）簡(jiǎn)易機(jī)器人常用傳感器 ? 人通過(guò)五官感知外部環(huán)境的各種信息并傳遞到大腦，大腦綜合分析判斷各種信息后輸出控制信號(hào)去控制肢體作出相應(yīng)的動(dòng)作和反應(yīng)。簡(jiǎn)易機(jī)器人的電子控制系統(tǒng)也與人類似，它通過(guò)各種傳感器感知外部信息后傳遞到單片機(jī)，單片機(jī)處理后輸出相應(yīng)控制信號(hào)去控制相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)作出反應(yīng)。 30 五官與傳感器 感覺(jué) 器官 相關(guān)物理量 對(duì)應(yīng)傳感器 視覺(jué) 眼 可視光 光敏電阻，光電池、光敏晶體管、 CCD等。 聽(tīng)覺(jué) 耳 聲波、振動(dòng) 壓電轉(zhuǎn)換元件、麥克風(fēng)等 觸覺(jué) 手指、皮膚 壓力 壓敏元件 溫度 皮膚 輻射、溫度 熱敏元件 嗅覺(jué) 鼻 氣味 氣體傳感器 味覺(jué) 舌 離子檢測(cè)器 31 簡(jiǎn)易機(jī)器人常用傳感器 ? 接觸開(kāi)關(guān) ? 紅外光電傳感器 ? 超聲波傳感器 ? 位置位移傳感器 ? 力覺(jué)傳感器 ? 聽(tīng)覺(jué)傳感器 ? 視覺(jué)傳感器 32 開(kāi)關(guān) ? 常用有按鍵開(kāi)關(guān)、撥動(dòng)開(kāi)關(guān)和接觸開(kāi)關(guān)（微動(dòng)開(kāi)關(guān)）等。 ? 微動(dòng)開(kāi)關(guān)往往用于碰觸傳感，如防碰撞，限位等。 ? 撥動(dòng)開(kāi)關(guān)往往用于選擇輸入，地址編碼設(shè)定等。 ? 按鍵開(kāi)關(guān)用于復(fù)位，鍵盤(pán)等。 33 二、光電傳感器 ? 光電傳感器有光敏電阻、光敏二（三）極管、光電池、光電倍增管等，還有 CCD、 CMOS等圖像傳感器。 ? 光敏電阻（也稱光導(dǎo)管）是一種價(jià)格低廉，光譜范圍廣，靈敏度高 (暗電阻 1～ 100M、亮電阻1K以下）且使用方便的光敏器件。在簡(jiǎn)易機(jī)器人中常用于亮度變化檢測(cè)器件，由于阻值與光強(qiáng)是非線性的，一般不作為光強(qiáng)檢測(cè)器件。 ? 光電池也稱太陽(yáng)能電池，它直接將光能轉(zhuǎn)變成電能，也是一個(gè)光敏器件。它的短路電流與光照度在一定范圍內(nèi)成線性，常用于測(cè)量照度（光強(qiáng)）。 34 紅外光電傳感器 ? 由一只紅外發(fā)射管和一只紅外光電二極管組成。由于其價(jià)格低、壽命長(zhǎng)、使用方便等特點(diǎn)，此類傳感器目前應(yīng)用廣泛，如非接觸性開(kāi)關(guān)、遙控、安防等。在簡(jiǎn)易機(jī)器人中往往用于巡線檢測(cè)。 ? 紅外發(fā)光管的材料一般為砷化鉀半導(dǎo)體，發(fā)光波長(zhǎng)范圍是 ~(一般是930nm），管壓降為 ~，工作電流 20~50mA。 35 光敏二極管特性 ? 紅外光敏二極管在無(wú)光照時(shí)其反向電阻為無(wú)窮大，正向電阻大約為 10K；有光照時(shí)，反向電阻隨光照強(qiáng)度增加而減小，阻值可達(dá)幾 K或 1K以下。 ? 無(wú)反壓時(shí)，正向電壓與光照強(qiáng)度成比例，一般可達(dá) ~。 ? 應(yīng)用電路： 36 三、超聲波傳感器 ? 由發(fā)射和接受兩大部分組成，除了電路，主要器件是超聲換能器，其基本原理是基于壓電效應(yīng)。發(fā)射與接受往往使用同一個(gè)探頭。 ? 超聲波測(cè)距是通過(guò)發(fā)射聲波，接受反射回波并計(jì)算回波時(shí)間從而得出與反射物體的距離。 R=V T/2 ? 簡(jiǎn)易機(jī)器人往往應(yīng)用超聲波探測(cè)前方障礙物的距離，從而實(shí)現(xiàn)避障功能。 37 脈沖回波式檢測(cè)示意圖 38 超聲波測(cè)距的基本特性 ? 測(cè)距精度： 17cm/ms ? 測(cè)距范圍：小于 10米 ? 超聲波不受被測(cè)物體的透明度、顏色、電導(dǎo)率的影響，但不適合測(cè)量海棉或棉織物等吸音材料。 39 四、位置傳感器 ? 位置傳感器既可以用來(lái)檢測(cè)位移（角位移和線位移）也可用于檢測(cè)運(yùn)動(dòng)。在機(jī)器人中應(yīng)用較廣，如手、腳的移動(dòng)定位等檢測(cè)。 40 電位器式位置傳感器 ? 這是一種最簡(jiǎn)單的位置傳感器，有旋轉(zhuǎn)式的也有直線式。它們擁有以下特點(diǎn)： ? 性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度較高。 ? 輸出信號(hào)范圍可以選擇。 ? 輸入輸出特性可以是線性的也可以是其它函數(shù)關(guān)系。 ? 具有斷電保持功能。 ? 模擬電壓輸出，需接 A/D轉(zhuǎn)換器。 ? 屬于接觸式，觸點(diǎn)易磨損，壽命有限。
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