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

Используя звуковой сенсор вы можете превратить свой дорогостоящий набор NXT в "выключатель по хлопку"! Мы напишем программу, которая ждёт громкого звука, после чего включает робота на движение вперед, пока не услышит еще один громкий звук. Не забудьте проверить подключение звукового сенсора к порту 2, как указано в инструкции по сборке Tribot'a.

#define THRESHOLD 40
#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);
  }
}

Сначала мы определяем константу уровня звука с которого мы будем считать его громким - THRESHOLD и псевдоним для SENSOR_2; в самой задаче мы настраиваем порт 2 на чтение данных со звукового сенсора и запускаем бесконечный цикл.

Используя оператор until программа ждёт уровня звука который будет больше чем объявленный в THRESHOLD: обратите внимание, что SENSOR_2 это не просто имя, а функция, которая возвращает уровень звука замеренный сенсором.

Если будет обнаружен громкий звук робот начнёт движение вперед, пока еще один громкий звук не остановит его.

Операторы wait были добавлены в программу потому что иначе робот будет запускаться и тут же останавливаться: на самом деле NXT настолько быстр, что у него практически не занимает времени выполнение программы между двумя операторами until. Пожалуй, если вы попробуете закомментировать оба оператора wait, вы лучше поймёте о чем идёт речь. Альтернативой использованию оператора until для ожидания событий может быть оператор while. Достаточно поместить в его круглые скобки соответствующее условие, например

while(MIC <= THRESHOLD).

На самом деле не так много нужно помнить про аналоговые сенсоры из набора NXT; просто не забывайте, что оба датчика - освещенности и звуковой возвращают вам число от 0 до 100.

Ультразвуковой дальномер

Ультразвуковой дальномер работает как сонар. Излучая громкий звук он посылает пачку ультразвуковых волн и замеряет время, которое потребовалось им, чтобы отразиться от объектов в поле зрения и вернуться к датчику. Это цифровой сенсор, что означает, что в него встроено устройство для анализа и обработки данных. С этим сенсором вы можете построить робота, который будет избегать препятствий, а не обнаруживать их путём столкновения (как это приходилось делать с датчиком касания).

#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);
  }
}

Программа объявляет порт 4 для чтения данных с ультразвукового дальномера, запускает бесконечный цикл в котором робот едет прямо, пока не обнаружит препятствие ближе чем NEAR сантиметров (15см в нашем случае), после этого он отъезжает и отворачивает немного и снова пытается ехать прямо.

Подводим итоги

В этой главе вы ознакомились с тем, как работать со всеми видами датчиков включенных в набор NXT. Мы также увидели, как полезны операторы while и until при работе с сенсорами.

Я рекомендую вам попробовать самостоятельно написать несколько программ до перехода к следующей главе. Теперь у вас есть все компоненты, чтобы ваш робот показывал достаточно сложное поведение: попробуйте адаптировать под NXC простейшие программы из "Robo Center programming guide", поставляемого с набором.