Программирование LEGO NXT роботов на языке NXC - Сенсоры

Автор: Daniele Benedettelli

Перевод: © Ботов Антон aka =DeaD=, 2009

Эксклюзивно для www.roboforum.ru
копирование на другие ресурсы и публикация перевода
без разрешения его автора запрещены

Сенсоры

Разумеется вы можете подключить сенсоры к модулю NXT чтобы робот реагировал на внешние события. Перед тем как я покажу вам, как это сделать, мы должны немного модифицировать робота, добавив ему сенсор касания. Как и ранее, используйте инструкцию по сборке Tribot'а для сборки переднего бампера.

Соедините полученный сенсор касания со входом 1 на модулей NXT.

Ждём информацию с сенсора

Давайте начнем с простой программы по которой робот будет ехать вперед, пока не коснётся чего-нибудь. Вот её текст:

task main()
{
  SetSensor(IN_1,SENSOR_TOUCH);
  OnFwd(OUT_AC, 75);
  until (SENSOR_1 == 1);
  Off(OUT_AC);
}

В этой программе две строки для нас особо интересны. Первая строка программы указывает роботу какой тип сенсора мы используем. IN_1 это номер входа, к которому подключен сенсор. Другие входы для сенсоров имеют названия IN_2, IN_3 и IN_4. Идентификатор SENSOR_TOUCH показывает что это сенсор касания. Для датчика света мы будем использовать SENSOR_LIGHT. После того как мы указали тип сенсора и куда он подключен, программа включает оба мотора и робот начинает ехать вперед. Следующий оператор очень полезен. Он ожидает пока условие внутри его круглых скобок не станет истинным. Указанное там условие говорит что значение сенсора SENSOR_1 должно быть равно 1, что означает, что сенсор нажат. Пока сенсор не будет нажат, значение сенсора будет 0. Таким образом этот оператор ждёт нажатия сенсора. После чего оба мотора выключаются и задача считается завершенной.

Действия при срабатывании сенсора касания

Давайте теперь попытаемся сделать так, чтобы робот избегал препятствия. Когда робот будет сталкиваться с препятствием, мы сделаем чтобы он отъезжал немного назад, поворачивался и продолжал движение. Вот программа, которая это реализует:

task main()
{
  SetSensorTouch(IN_1);
  OnFwd(OUT_AC, 75);
  while (true)
  {
    if (SENSOR_1 == 1)
    {
      OnRev(OUT_AC, 75); Wait(300);
      OnFwd(OUT_A, 75); Wait(300);
      OnFwd(OUT_AC, 75);
    }
  }
}

Как и в предыдущем примере, мы сначала определяем тип сенсора, затем робот начинает ехать вперед, а дальше в бесконечном цикле мы постоянно проверяем не оказался ли нажатым контактный сенсор, и если это так - движемся назад 0.3 секунды, поворачиваем направо в течение 0.3 секунд и затем продолжаем движение вперед.

Сенсор освещенности

Кроме датчика касания, у вас в Mindstorms NXT также имеется датчик освещенности, датчик звука и цифровой ультразвуковой дальномер. Датчик освещенности может быть настроен на излучение света или только на приём света. Таким образом мы можем измерять отраженный свет или просто уровень освещенности с какого-то направления. Измерение отраженного света полезно когда мы строим робота, который будет ездить по линии нанесённой на пол. Именно это мы и будем делать в следующем примере. А теперь, чтобы продолжить наши эксперименты, нужно достроить Tribot'a. Соедините датчик освещенности с входом 3, датчик звука ко входу 2 и ультразвуковой дальномер ко входу 4, как указано в инструкции.

Кроме того нам потребуется тестовая поверхность с черной линией, которая идёт в комплекте с NXT. Простейший принцип отслеживания линии заключается в том, что робот пытается держаться датчиком освещенности по правой границе черной линии, поворот правее сделает уровень отраженного света слишком высоким, а поворот левее слишком низким. Вот простая программа, под управлением которой робот может следовать по линии с одним датчиком освещенности.

#define THRESHOLD 40
task main()
{
  SetSensorLight(IN_3);
  OnFwd(OUT_AC, 75);
  while (true)
  {
    if (Sensor(IN_3) > THRESHOLD)
    {
      OnRev(OUT_C, 75);
      Wait(100);
      until(Sensor(IN_3) <= THRESHOLD);
      OnFwd(OUT_AC, 75);
    }
  }
}

Программа сначала объявляет порт 3 датчиком освещенности. Затем робот включается на движение вперед и запускается бесконечный цикл. В нём, если уровень освещенности больше чем 40 (мы использовали константу, чтобы можно было удобно настраивать робота, так как наш метод отслеживания линии сильно зависит от уровня освещенности помещения, где проводится эксперимент) мы включаем один из моторов в режим обратного хода пока снова не вернемся на линию.

Как можно увидеть из выполнения программы - движение робота не очень плавные. Попробуйте добавить Wait(100); перед оператором until, чтобы немного улучшить движение робота. Обратите внимание, что программа не работает для движения против часовой стрелки. Чтобы можно было двигаться по любому направлению линии потребуется другая, более сложная, программа.

Чтобы получить уровень отраженного освещения с выключенным светодиодом подсветки, настройте сенсор следующим образом:

SetSensorType(IN_3,IN_TYPE_LIGHT_INACTIVE);
SetSensorMode(IN_3,IN_MODE_PCTFULLSCALE);
ResetSensor(IN_3);

Звуковой сенсор

Using the sound sensor you can transform your expensive NXT set into a clapper! We are going to write a program that waits for a loud sound, and drives the robot until another sound is detected. Attach the sound sensor to port 2, as described in Tribot instructions guide.

1. define THRESHOLD 40
2. define MIC SENSOR_2

task main() { SetSensorSound(IN_2); while(true){ until(MIC > THRESHOLD); OnFwd(OUT_AC, 75); Wait(300); until(MIC > THRESHOLD); Off(OUT_AC); Wait(300); } } We first define a THRESHOLD constant and an alias for SENSOR_2; in the main task, we configure the port 2 to read data from the sound sensor and we start a forever loop. Using the until statement, the program waits for the sound level to be greater than the threshold we chose: note that SENSOR_2 is not just a name, but a macro that returns the sound value read from the sensor. If a loud sound occurs, the robot starts to go straight until another sound stops it. The wait statements have been inserted because otherwise the robot would start and stop instantly: in fact, the NXT is so fast that takes no time to execute lines between the two until statements. If you try to comment out the first and the second wait, you will understand this better. An alternative to the use of until to wait for events is while, it is enough to put inside the parentheses a complementary condition, e.g. while(MIC <= THRESHOLD). There is not much more to know about NXT analog sensors; just remember that both light and sound sensors give you a reading from 0 to 100.

Ультразвуковой дальномер

Ultrasonic sensor works as a sonar: roughly speaking, it sends a burst of ultrasonic waves and measures the time needed for the waves to be reflected back by the object in sight. This is a digital sensor, meaning it has an embedded integrated device to analyze and send data. With this new sensor you can make a robot see and avoid an obstacle before actually hitting it (as is for touch sensor).

1. define NEAR 15 //cm

task main(){ SetSensorLowspeed(IN_4); while(true){ OnFwd(OUT_AC,50); while(SensorUS(IN_4)>NEAR); Off(OUT_AC); OnRev(OUT_C,100); Wait(800); } } The program initializes port 4 to read data from digital US sensor; then runs forever a loop where robots goes straight until something nearer than NEAR cm (15cm in our example) is in sight, then backups a bit and begins going straight again.

Подводим итоги

In this chapter you have seen how to work with all sensors included in NXT set. We also saw how until and while commands are useful when using sensors. I recommend you to write a number of programs by yourself at his point. You have all the ingredients to give your robots pretty complicated behavior now: try to translate in NXC the simplest programs shown in NXT retail software Robo Center programming guide.