樂高傳感器介紹：Kano推出DIY觸摸屏電腦套件，幫助孩子學(xué)習(xí)編碼
顏色傳感器
顏色傳感器是一種數(shù)字傳感器，它可以檢測到進(jìn)入傳感器表面小窗口的顏色或光強(qiáng)度。該傳感器可用于三種模式：顏色模式、反射光強(qiáng)度模式和環(huán)境光強(qiáng)度模式。
在顏色模式中，顏色傳感器可識別七種顏色－黑色、藍(lán)色、綠色、黃色、白色和棕色，加上無顏色。傳感器區(qū)別不同顏色的能力意味著您可對機(jī)器人編程來分類彩色球或模塊，說出各種檢測到的顏色，或見到紅色即停止動作。
在反射光強(qiáng)度模式中，顏色傳感器測量從紅燈(即發(fā)光燈)反射回來的光強(qiáng)度。該傳感器測量范圍為0(極暗)到100(極亮)。這意味著您可對機(jī)器人編程，使其在一個(gè)白色表面上來回移動，直到檢測到一條黑線或解釋顏色編碼識別卡。
在環(huán)境光強(qiáng)度模式中，該顏色傳感器測量從周圍環(huán)境進(jìn)入到窗口的光強(qiáng)度，如太陽光或手電筒的光束。該傳感器測量范圍為0(極暗)到100(極亮)。這意味著您可對機(jī)器人編程來設(shè)定早間鬧鐘，或在燈滅時(shí)停止動作。
該顏色傳感器采樣速率為每秒 1 kHz。
當(dāng)處于“顏色模式”或“反射光強(qiáng)度模式”時(shí)，為求最精確，傳感器必須角度正確、靠近但不接觸到正在檢測的物體表面。
■顏色傳感器介紹part one
■顏色傳感器介紹part two
LEGO? MINDSTORMS? EV3 幫助：
樂高傳感器介紹：LEGO-樂高，也做傳感器！萌萌噠 請看...
原標(biāo)題：LEGO-樂高，也做傳感器！萌萌噠 請看...
談到樂高大家第一反應(yīng)跳出來
關(guān)鍵詞是什么？
塑料積木 益智玩具 丹麥曲奇～～～
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這些貌似和傳感器八桿子打不著邊，小編也是最近在全能的淘寶偶爾意外發(fā)現(xiàn)的
（好吧 orz 雙十一剛過）
這些傳感器是配套他們家EV3機(jī)器人
★
樂高出品傳感器與控制器連接線目測rj11接頭的電話，給出的信號應(yīng)該是通訊協(xié)議。樂高傳感器輸出接口如此選擇？
傳感器為通訊所帶來的好處
● 信號穩(wěn)定不受干擾傳輸過程中無精度損失
● 方便診斷及時(shí)修復(fù)
● 接線方式統(tǒng)一布線簡單
● 能在線修改傳感器參數(shù)
萌萌的和硬硬的
要和傳統(tǒng)傳感器對比
買道傳感網(wǎng)|傳感新媒體：記錄傳感商圈真實(shí)發(fā)生的...
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樂高傳感器介紹：樂高機(jī)器人---認(rèn)識傳感器
4.1簡介
馬達(dá)通過齒輪和滑輪傳動，可以讓你搭建的機(jī)器人動起來，他們就如同是移動機(jī)器人腿和手臂的肌肉。同時(shí)，你還可以使用傳感器來裝備你的機(jī)器人，它們就如同是機(jī)器人的眼睛、耳朵和手指。機(jī)器人套裝中包含兩種傳感器：觸動傳感器（兩種）和光電傳感器。在此主要是描述它們的特性，對于其它的傳感器可以單獨(dú)購買，如：角度傳感器和溫度傳感器。每一個(gè)設(shè)備都有其特定的作用，你將會因?yàn)樗鼈兊墓δ軓?qiáng)大和所能涉及的范圍之廣而感到驚訝。當(dāng)然也包括這種情況,可以用一種傳感器仿效另一種傳感器，以用來代替不能使用的傳感器。利用RCX上的紅外光電，使用一些小技巧，你可以把把你的光電傳感器變成一個(gè)雷達(dá)。
4.2觸動傳感器
觸動傳感器（圖4.1）的工作方式非常像是你家門鈴上的按鈕：當(dāng)它被按下時(shí)，電路接通，電流就會通過，RCX就能夠檢測到這個(gè)數(shù)據(jù)流，你的程序就會讀取觸動傳感器的當(dāng)前狀態(tài)：開或者關(guān)。
圖4.1 觸動傳感器
如果閱讀了Constructopedia，并搭建了一些模型，你可能對傳感器的一般用途比較熟悉，如緩沖器。緩沖器是與周圍環(huán)境相互作用的一種簡單方式，當(dāng)你的機(jī)器人遇到障礙物時(shí)，可以用它們來進(jìn)行檢測，并由此而改變運(yùn)動狀態(tài)。
典型的緩沖器是一個(gè)重量較輕的可移動裝置，事實(shí)上，當(dāng)它碰到障礙物時(shí)會把沖擊力傳遞給觸動傳感器并使之關(guān)閉。你也可以發(fā)明出很多種緩沖器，但它們的外形應(yīng)該能夠反映機(jī)器人的外形，而且還能反映出環(huán)境中障礙物的外形。如圖4.2中所示一個(gè)非常簡單的緩沖器，可以很容易發(fā)現(xiàn)墻壁，假如房間里有像椅子一樣等復(fù)雜障礙物，它的效果就不好了。在這種情況下，我們建議你通過實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行。為機(jī)器人設(shè)計(jì)一個(gè)緩沖器，在房間的周圍離地板適當(dāng)高度的地方移動它，檢查它是否能夠發(fā)現(xiàn)所有可能的碰撞點(diǎn)。如果你的緩沖結(jié)構(gòu)較大，當(dāng)它用最佳部位撞擊到障礙物并按下觸動傳感器時(shí)，不要以為這就是正確的。圖例4.2是一個(gè)不太好的緩沖器，因?yàn)楫?dāng)碰撞發(fā)生時(shí)，它幾乎不能用橫軸的邊緣來關(guān)閉觸動傳感器，說它是一個(gè)不好的緩沖器是因?yàn)樗颜麄€(gè)碰撞產(chǎn)生的力直線傳輸給了傳感器，也就是說，在機(jī)器人身上安裝一個(gè)非常穩(wěn)固的支架對傳感器的安裝是非常有必要的。
圖4.2簡單的緩沖器
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)該嘗試不同的碰撞來看看緩沖器在各個(gè)位置是否能很好的工作。你可以編寫一個(gè)無限循環(huán)的小程序，當(dāng)傳感器被按下時(shí)，發(fā)出一聲蜂鳴聲用來測試你的緩沖器。
談起緩沖器，人們往往會想到當(dāng)遇到障礙物時(shí)開關(guān)會被按下。這樣說似乎有點(diǎn)絕對，在發(fā)生碰撞的時(shí)候同樣可以松開開關(guān)。看一下圖4.3，橡膠皮筋可以使積木輕壓著傳感器，當(dāng)緩沖器的前面部分接觸到物體時(shí)，開關(guān)就會被釋放。
圖4.3
平常壓下的緩沖器
實(shí)際上，推薦這種緩沖器有這樣幾個(gè)重要的原因：
l 沖擊力不可能直接傳遞給傳感器，傳感器與標(biāo)準(zhǔn)的樂高積木相比更容易受損壞，因此應(yīng)避免不必要的撞擊。
l 橡皮圈可以吸收撞擊力，這對你的傳感器和機(jī)器人來說都會起到保護(hù)作用，當(dāng)你的機(jī)器人速度非常快，或者重量大，或者反應(yīng)比較慢，或者具備其中的一個(gè)因素時(shí)，這種保護(hù)作用顯得尤其重要。
緩沖器是一個(gè)非常重要的裝置，而且觸動傳感器的應(yīng)用也非常廣泛。當(dāng)你想告之RCX一個(gè)事件發(fā)生時(shí)，你可以使用按鈕一樣人為的把它按下去。你能想象出類似的情況嗎？事實(shí)上，有很多。比方說，你可以按下銨鈕告訴RCX”現(xiàn)在讀取光電傳感器的值”，從而進(jìn)行讀取校準(zhǔn)（我們將在以后的部分進(jìn)行討論）。
另一個(gè)常用的作用就是把觸動傳感器作為一個(gè)位置控制器來用。如圖4.4，機(jī)器人向前看時(shí)（圖
4.4b）就關(guān)閉了頭部（圖4.4a）的觸動傳感器。通過編程可以在水平面上實(shí)時(shí)的控制頭部的旋轉(zhuǎn)（向左或向右），當(dāng)傳感器被按下時(shí)，機(jī)器人的頭部就能轉(zhuǎn)回到正確的位置，值的注意的是，我們在這個(gè)例子中用到的凸齒輪在與觸動傳感器相配合時(shí)是非常的有用，你可以讓軸通過三個(gè)十字孔個(gè)中的一個(gè)來選擇合適的距離去關(guān)閉觸動傳感器。
圖4.4
用觸動傳感器定位
在本書的第三部分我們還會介紹位置控制的其它一些應(yīng)用。事實(shí)上，在搭建你的機(jī)器人之前需要你去研究一些不同的方法。
我們再舉幾個(gè)事例來說明傳感器的應(yīng)用
都能停下。首先你會想到在每一層安放一個(gè)觸動傳感器，當(dāng)按下其中一個(gè)時(shí)，電梯室會在那一層停下。這是一個(gè)好方法，但這里有一個(gè)小問題；你僅有兩個(gè)觸動傳感器，對你來說，一個(gè)電梯僅有二層不是非常實(shí)際，你可以再買一個(gè)觸動傳感器，但這只能再加高一層,并沒有解決實(shí)質(zhì)性的問題。此時(shí)，RCX的三個(gè)輸入端口已經(jīng)全部被占用。突然，你會想到一個(gè)辦法：為什么不把傳感器放在電梯廂上而不是外面呢？在電梯廂上固定一個(gè)傳感器，這樣只需一個(gè)傳感器就可以加高更多的樓層了。從最初的方案到現(xiàn)在更好的方案，兩個(gè)系統(tǒng)是完全相同的嗎？答案是否定的。首先，你需要決定廂的絕對位置，當(dāng)它在第二層時(shí)，你僅是可以知道它的相對位置。那么，你需要一個(gè)初始點(diǎn)，從起始點(diǎn)開始計(jì)算就可以推斷出廂的位置.或者程序運(yùn)行時(shí)，需要廂體在一個(gè)特定的位置，或者用第二個(gè)傳感器來探測一個(gè)特定的樓層。例如，在最底層放置一個(gè)傳感器，因此程序一開始就降下電梯到最底層。那樣就可以計(jì)算出廂體的絕對位置了。
現(xiàn)在，電梯就能夠準(zhǔn)確的升降了。但你還有最后一個(gè)問題需要解決：如何告訴你的電梯它應(yīng)該去哪一層呢？在每一樓層放置一個(gè)傳感器去提示電梯是不切合實(shí)際的。在RCX上只剩下一個(gè)輸入端口了。你要用這一個(gè)觸動傳感器來做什么呢？你還可以采用以前的方法嗎？可以，你可以計(jì)算一個(gè)觸動傳感器被按下的次數(shù)。比如說，被按下三次表示是三樓，依次類推。現(xiàn)在你就可以去搭建你的電梯了。
。假如你想搭建一個(gè)電梯。你希望電梯可以在任何一層
計(jì)算按下次數(shù)
下面這個(gè)例子是用偽代碼來編寫的，一個(gè)代碼并不與實(shí)際編寫語言相對應(yīng)，而是界于程序語言和機(jī)器語言之間。使用偽代碼編程在專業(yè)程序員中是一種非常普遍的做法。
計(jì)算觸動傳感器被按下多少次需要一些小竊門。假如你寫了一些簡單的代碼，如下：
Counter=0
repeat
if Sensor1 is on then
Counter = Counter +1
end if
end repeat
當(dāng)你保持觸動傳感器被按下很短的間隔內(nèi)，你的程序代碼就會在你的RCX上飛快的執(zhí)行。然而，在記錄下一個(gè)新的按下之前，需要松開觸動傳感器：
Counter =0
repeat
if Sensor1 is
on then
Counter=Counter+1
wait until Sensor1 is off
end if
end repeat
現(xiàn)在，你編寫的代碼正確地記錄了從斷開到閉合的變化。在你的代碼中，有一個(gè)重要的特點(diǎn)需要介紹一下：當(dāng)它在一段時(shí)間內(nèi)接收不到觸動信息時(shí)，你希望你的計(jì)數(shù)程序停止。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，你需要使用一個(gè)計(jì)時(shí)器用來測量上一次按下時(shí)間與最后一次時(shí)間的間隔：
Counter=0
interval=
reset Timer
repeat
if Sensor1 is on then
Counter=Counter + 1
wait until Sensor1 is off
or until Timer if greater then Interval
reset Timer
end if
until Timer is greater then
Interval
假如你的時(shí)間間隔是兩秒。當(dāng)計(jì)數(shù)程序開始時(shí)，計(jì)時(shí)器和計(jì)數(shù)器首先復(fù)位為0，然后開始檢測傳感器的狀態(tài)。如果兩秒內(nèi)沒有按下觸動傳感器，它仍將保持復(fù)位狀態(tài)，如果有觸動傳感器被按下，此動作將被記下并等待使用者釋放按鈕，計(jì)時(shí)器復(fù)位為零，在程序停止運(yùn)行之前，使用者可以在兩秒內(nèi)第二次按下觸動傳感器。
4.3光電傳感器
用”看”來形容光電傳感器的功能有點(diǎn)夸大其辭。實(shí)際上它只是用來檢測光并測量其強(qiáng)度。盡管受到限制，但其應(yīng)用范圍仍比較廣。
圖4.5 光電傳感器
光電傳感器和觸動傳感器的最大區(qū)別是，后者返回的是一些數(shù)值而不是單純的開/關(guān)狀態(tài)。你所讀到的數(shù)值由光電傳感器在那個(gè)時(shí)候所檢測到的光強(qiáng)所決定。這些數(shù)值以0至100的百分?jǐn)?shù)的形式返回，光值越大，百分?jǐn)?shù)就越大。你可以用光電傳感器來做什么呢？你可以用它搭建一個(gè)由光電傳感器所驅(qū)動的機(jī)器人，我們稱之為光的追隨者，它可以檢測周圍的環(huán)境，找到一個(gè)強(qiáng)光源（或者是最亮的）并朝著它前進(jìn)。在一間足夠暗的房間里進(jìn)行，以免產(chǎn)生干擾，你也可以用手電筒來控制你的機(jī)器人。
檢測外部光源的功能是非常有趣的，但是或許你不能用它來做最令人驚奇的事情。我們介紹一下光電傳感器的另一個(gè)用途：它不但可以用來檢測光強(qiáng)，而且還可以自身發(fā)光。提供穩(wěn)定光源的是一個(gè)紅色的發(fā)光二極管，因此你可以用來測量反射光并傳給傳感器。
當(dāng)你用來測量反射光時(shí)，你必須去避免一些來自其它光源的干擾。需要注意的是光電傳感器對IR所發(fā)出的光也非常紅外光，如攝像機(jī)；或者是樂高紅外發(fā)射器。
敏感，像典型的遠(yuǎn)距離控制器發(fā)出的
設(shè)計(jì)與計(jì)劃
讀取周圍的光值
樂高光電傳感器并不適合于測量外部光源來說，因?yàn)槠潇`敏度比較弱。紅色發(fā)光二極管所所發(fā)出的光太靠近檢光器以致于過多的影響了光值的讀取。如果你想測外部光源，你應(yīng)該考慮盡可能的去減少紅色發(fā)光二極管的影響。一個(gè)簡單的辦法就是在光電傳感器的前部放一個(gè)1×2的單孔積木塊，.更多的行之有效的辦法需要你對光電傳感器有些細(xì)微的改動。在Ralph
Hempel的網(wǎng)站中，他提到了如何對光電傳感器作修改，既不是永久的改變也不會損害你的光電傳感器。（見附錄A）
光在表面的反射率取決于許多因素，主要是表面的顏色，質(zhì)地和它距光源的遠(yuǎn)近。黑色物體的反射能力要弱于白色物體；黑色光滑表面的反射能力要強(qiáng)于黑色不光滑表面。另外，距離光電傳感器越遠(yuǎn)，光電傳感器所檢測到的反射光就會越少。
這些因素都是相互依賴的，通過光感讀取的值，并不能說明是由哪個(gè)因素引起的。但你可以保持其它因素不便，而讓一個(gè)變化，這樣就可以通過讀取的數(shù)值來推斷出環(huán)境的一些變化。例如，如果你的光電傳感器經(jīng)常對著同一個(gè)物體，或者相同質(zhì)地和顏色的物體，你能夠用它去測出它的相對距離。另一方面，你可以把不同的物體放置在光電傳感器的前面，在恒定的距離內(nèi)分辨出它們的顏色。
4.3.1測量反射光值
為了舉例說明測量反射光的原理，我們來做一個(gè)實(shí)驗(yàn)。拿一個(gè)RCX并打開其電源，在任意一個(gè)輸入端口連接一個(gè)光電傳感器，在你的程序中正確的設(shè)置其端口（紅色發(fā)光二極管應(yīng)該發(fā)光）。準(zhǔn)備一間光線較暗的房間，RCX有個(gè)控制模式，可以實(shí)時(shí)查看光感讀取的值。按RCX上的VIEW鍵，當(dāng)小箭頭正確顯示在傳感器所接的輸入端口位置。在顯示屏上會顯示出讀取的光線值。接下去你把光感放到桌上，在桌上以一定間隔（0.5cm,1cm,1.5cm）并排放置不同顏色的積木塊,保證積木之間的間距相等。查看數(shù)據(jù)，得到的是不同顏色的積木反射的光值是不同的。
再進(jìn)行第二個(gè)實(shí)驗(yàn)：將白色的積木快慢慢的移向光感，然后再慢慢的移開，觀察顯示屏上的數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)光感與積木間的距離加大時(shí)數(shù)值將減小。我們的目的就是為了證明光感是不能同時(shí)判斷出距離和顏色的。我們重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)在你使用光感時(shí)盡量避免外界光線的干擾。
方法與技巧
理解原始值的概念
了解原始值是很關(guān)鍵的，對于熟練的使用機(jī)器人套裝并不是必須的。但從另一個(gè)方面講，它可以幫助你理解傳感器是如何工作的。
RCX把來自傳感器（不管是什么類型）的電信號全部轉(zhuǎn)變成范圍在0至1023之間的數(shù)字信號，我們稱之為原始數(shù)值。在程序中，你在一個(gè)端口上設(shè)置了一個(gè)特定的傳感器，RCX會自動設(shè)定該傳感器的原始數(shù)值范圍，例如，從觸動傳感器讀取的數(shù)值范圍是1或者0，代表開或者關(guān)，當(dāng)從溫度傳感器讀取時(shí)就會轉(zhuǎn)變成攝氏溫度或華氏溫度。同樣地，光電傳感器讀取時(shí)就會通過下面的方程式轉(zhuǎn)換成一個(gè)百分?jǐn)?shù)：
百分?jǐn)?shù)=146-原始數(shù)值/7
為什么我們需要知道這種轉(zhuǎn)換呢？對于大多數(shù)應(yīng)用程序來說，通過RCX返回的光感值的百分?jǐn)?shù)形式更加有效，但也有這種情況，你需要所有光感變化值而百分?jǐn)?shù)形式卻不能體現(xiàn)出光感值的一些變化。我們用一個(gè)例子來做一下說明。假設(shè)會有兩種不同的情形，光電傳感器讀取707和713兩個(gè)不同的數(shù)值。把這兩個(gè)數(shù)值轉(zhuǎn)換成百分?jǐn)?shù)，因?yàn)镽CX只使用整數(shù),需要將除的結(jié)果進(jìn)行圓整。
146-(707/7)=146-101=45
146-(713/7)=146-101=45
在第二個(gè)方程式中數(shù)值101實(shí)際上是101.857…，去掉小數(shù)部分為101.就看部不出兩個(gè)值是不同的。我們知道在大多情況下數(shù)值的小數(shù)部分是不重要的。但也會有其它情況需要用到這樣一個(gè)微小的變化的數(shù)據(jù)
如果你用LEGO圖形化的編程環(huán)境為RCX編寫程序，你必須接受它的刻度值，否則無法處理原始數(shù)值。如果你選擇其它的編程語言，則可以直接處理沒有處理過的原始數(shù)值，在必須的時(shí)候，利用其優(yōu)勢，可能會有更好的解決方案。識別不同的顏色是光電傳感器一個(gè)非常普通的應(yīng)用。我們曾說過，光電傳感器實(shí)際上并不是用來識別顏色的，而是用來讀取反射光值。因此，它很難把黑色和藍(lán)色的積木塊區(qū)別開。但目前來說，我們?nèi)哉f它能識別顏色，在讀完之后您會明白真正的意思是什么。
4.3.2沿線走
目前，光電傳感器最普遍的使用方法就是用它搭建一個(gè)沿線走的機(jī)器人。
這個(gè)項(xiàng)目的設(shè)置是很簡單的，這也是之所以流行的一個(gè)原因。盡管其外觀簡單，這項(xiàng)工作仍需要引起足夠的重視，并需要你仔細(xì)設(shè)計(jì)和認(rèn)真編程。我們將在第二部分詳細(xì)的討論這個(gè)主題的細(xì)節(jié)內(nèi)容。當(dāng)光電傳感器在輕質(zhì)地面上讀取一條黑線時(shí)，你要注意有什么事情發(fā)生。
當(dāng)把光電傳感器放在地板上時(shí)，假設(shè)說讀取的數(shù)值為百分之七十，黑線為百分之三十。如果你想讓機(jī)器人緩慢的從地板移動到黑線或者是有污點(diǎn)的地方.你會注意到，數(shù)值不是從一個(gè)值突然跳到另一個(gè)值，而是會出現(xiàn)一系列的中間值。原因是光電傳感器不是讀取一個(gè)點(diǎn)，而是光電傳感器前部的一個(gè)小區(qū)域。所以當(dāng)光電傳感器穿過線的邊緣時(shí)，它所讀取的是地板和黑線的邊界值并返回一個(gè)中間值。
這個(gè)功能有用嗎？當(dāng)然，有時(shí)有用，有時(shí)沒有用。尤其當(dāng)我們涉及到沿線走時(shí)，它是有用的。實(shí)際上，你可以（或者說應(yīng)該）編寫一段程序讓你的機(jī)器人沿著邊界走而不是實(shí)際的黑線。這樣當(dāng)機(jī)器人需要改變它的行進(jìn)路線時(shí)，它知道往哪個(gè)方向轉(zhuǎn)身：如果所讀取的值太”暗”，它應(yīng)該向亮的區(qū)域前進(jìn)，或有污點(diǎn)的區(qū)域。
技巧與提示
校準(zhǔn)讀取值
有時(shí)，你并不能預(yù)先知道光電傳感器實(shí)際上所讀取的數(shù)值是多少。假如你要參加一個(gè)沿線走的比賽：你并不能確定你的傳感器所返回的地板和黑線的數(shù)值。在這種情況下，一般的習(xí)慣是，在你的程序中不寫入預(yù)期的常數(shù)值是比較好的。但可以讓你的機(jī)器人通過一個(gè)簡單的測量程序來讀取這些數(shù)值。繼續(xù)我們沿線走的例子,你可以專設(shè)一個(gè)空的輸入端口用來接入一個(gè)觸動傳感器，當(dāng)你把機(jī)器人放在地板上時(shí)手動按下觸動傳感器，然后再放在黑線上，因此它就可以保存下讀取到的最大值和最小值。或者你可以編寫一個(gè)小的檢測程序，以取消那些限制。
當(dāng)你需要控制一個(gè)更復(fù)雜的區(qū)域時(shí),舉例來說，區(qū)域包括三種不同的顏色，想象一個(gè)臺面被劃為白色，黑色和灰色三個(gè)不同顏色的區(qū)域。在白色和黑色之間的邊界上你如何能區(qū)別出灰色區(qū)域?
這時(shí)你不能只做一個(gè)簡單的讀取，你必須深入考慮其它的因素,
像預(yù)先讀取,或者你可以使你的機(jī)器人在一個(gè)地方收集更多的數(shù)據(jù)并推斷它所在的位置。要處理這樣的情況，對軟件的要求就會變得更加復(fù)雜。
光電傳感器如同一個(gè)萬能器，它有很多種使用方法。你可以在光電傳感器的前部放置一個(gè)彩色的可以移動的樂高梁來搭建一個(gè)對者拉梁的上部時(shí)，光電傳感器就會讀取不同的光值。
圖4.6
用光電傳感器作一個(gè)模擬控制
光電傳感器與燈相結(jié)合（不包括在頭腦風(fēng)暴套裝中）可做成一個(gè)光電管（圖4.7）；當(dāng)有物體擋在光電傳感器和燈之間時(shí)，機(jī)器人就會察覺。值得注意的是，我們在光電傳感器的前面放置了一個(gè)1×2的單孔梁，以減少來自周圍光線的干擾。
圖4.7 光電管
4.3.3接近探測
你可以用光電傳感器做成一個(gè)雷達(dá)探測器用于檢測即將碰到的障礙物。這被稱之為接近探測。這項(xiàng)技術(shù)所基于的特性我們已經(jīng)討論并探究過了，就是光電傳感器可以根據(jù)反射光線來測定相對距離。假如你的機(jī)器人要直線前進(jìn)，用一個(gè)光電傳感器為它在前面引路。假如你的機(jī)器人要在一個(gè)暗室里移動，除了光電傳感器上的紅色發(fā)光二極管之外沒有任何的光源。在向前移動的過程中，機(jī)器人連續(xù)不斷的讀取傳感器所檢測到的光值。如果讀取值趨向于迅速增大，就可以推斷出機(jī)器人正向著一個(gè)物體前進(jìn)。但不能推斷出障礙物的種類及與障礙物之間的距離，如果房間內(nèi)沒有物體在移動，你確信機(jī)器人正在接近障礙物。現(xiàn)在我們有了一套系統(tǒng)可以躲避障礙物而不是局限于碰撞以后再檢測它們。
注意：
RCX內(nèi)部的IR
LED發(fā)射的是不可見光，光電傳感器的紅色二極管發(fā)射的是可見光。
遺憾地是，當(dāng)房間內(nèi)有光源時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)工作就有問題了，原因是你的程序不能區(qū)別自身反射回的紅色光還外界環(huán)境光線。你需要在機(jī)器人身上有一個(gè)更明顯的獨(dú)立光源提供更高的參考。
令人欣慰的是，正好有一個(gè)！RCX內(nèi)部有一個(gè)IR
LED可以發(fā)射信息給紅外發(fā)射儀或是另一個(gè)RCX。用RCX內(nèi)部的IR
LED以比特的編碼形式發(fā)送信息可以被紅外發(fā)射器所接收到。關(guān)于信息的內(nèi)容我們并不關(guān)心；我們需要的僅僅是光。盡管紅外光對于肉眼來說是不可見的，卻與可見光具有相同的性質(zhì)，LEGO光電傳感器對此卻非常敏感。
所以，現(xiàn)在你的程序有了使用接近探測的所有條件。發(fā)送一個(gè)IR信息并立即讀取光電傳感器的值.你最好把讀取的數(shù)值進(jìn)行一下平均處理，這樣可以把外部光源所導(dǎo)致的影響降至最低（我們將會第12節(jié)討論這個(gè)竅門）。如果你注意到在隨后的二組值中有顯著的增加，舉例來說，百分之十，說明你的機(jī)器人很有可能正朝著障礙物前進(jìn)。
4.4角度傳感器
我們將要研究的第三個(gè)樂高傳感器是角度傳感器（圖4.8）。遺可是機(jī)器人套裝中沒有包含該部件，它的多功能性僅次于光電傳感器。在3801
Ultimate
Accessory套裝里面包含一個(gè)角度傳感器，還有一個(gè)觸動傳感器，一個(gè)燈,遙控器和少量的其它附件。
圖4.8 角度傳感器
角度傳感器是如何工作的呢？
因?yàn)榻嵌葌鞲衅饔兴姆N不同的狀態(tài)，所以會返回四種不同的值。我們稱之為A，B，C和D。對于每一次完整的旋轉(zhuǎn)，它經(jīng)過了四種狀態(tài)各四次—這也就是我們?yōu)槭裁匆檬鶃碛?jì)數(shù)的原因。如果角度傳感器是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，它會讀序列ABCD…，如果是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，讀取的結(jié)果會是ADCBA…，RCX會時(shí)刻檢測傳感器，當(dāng)RCX檢測到狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，它不但可以推斷出角度傳感器已經(jīng)轉(zhuǎn)動，而且還可以知道所旋轉(zhuǎn)的方向。舉例來說，從A轉(zhuǎn)變到B，或從D轉(zhuǎn)變到A，計(jì)數(shù)器將增加一個(gè)單位，然而，從D到C，或者是從A到D，計(jì)數(shù)器將減少一個(gè)單位。
角度傳感器，顧名思義，是用來檢測角度的。它的身體中有一個(gè)孔，可以配合樂高的軸。當(dāng)連結(jié)到RCX上時(shí)，軸每轉(zhuǎn)過1/16圈，角度傳感器就會計(jì)數(shù)一次。往一個(gè)方向轉(zhuǎn)動時(shí)，計(jì)數(shù)增加，轉(zhuǎn)動方向改變時(shí)，計(jì)數(shù)減少。計(jì)數(shù)與角度傳感器的初始位置有關(guān)。當(dāng)初始化角度傳感器時(shí)，它的計(jì)數(shù)值被設(shè)置為0，如果需要，你可以用編程把它重新復(fù)位。
通過計(jì)算旋轉(zhuǎn)的角度，你可以很容易的測出位置和速度。當(dāng)在機(jī)器人身上連接上輪子（或通過齒輪傳動來移動機(jī)器人）時(shí)，可以依據(jù)旋轉(zhuǎn)的角度和輪子圓周數(shù)來推斷機(jī)器人移動的距離。然后就可以把距離轉(zhuǎn)換成速度，你也可以用它除以所用時(shí)間。實(shí)際上，計(jì)算距離的基本方程式為：
距離=速度×?xí)r間
由此可以得到：
速度=距離/時(shí)間
如果把角度傳感器連接到馬達(dá)和輪子之間的任何一根傳動軸上，必須將正確的傳動比算入所讀的數(shù)據(jù)。舉一個(gè)有關(guān)計(jì)算的例子。在你的機(jī)器人身上，馬達(dá)以3:1的傳動比與主輪連接。角度傳感器直接連接在馬達(dá)上。所以它與主動輪的傳動比也是3:1。也就是說，角度傳感器轉(zhuǎn)三周，主動輪轉(zhuǎn)一周。角度傳感器每旋轉(zhuǎn)一周計(jì)16個(gè)單位，所以16*3=48個(gè)增量相當(dāng)于主動輪旋轉(zhuǎn)一周。現(xiàn)在，我們需要知道齒輪的圓周來計(jì)算行進(jìn)距離。幸運(yùn)地是，每一個(gè)LEGO齒輪的輪胎上面都會標(biāo)有自身的直徑。我們選擇了體積最大的有軸的輪子，直徑是81.6CM(樂高使用的是公制單位)，因此它的周長是81.6×π=81.6×3.14≈256.22CM。現(xiàn)在已知量都有了：齒輪的運(yùn)行距離由48除角度所記錄的增量然后再乘以256。我們總結(jié)一下。稱R為角度傳感器的分辨率（每旋轉(zhuǎn)一周計(jì)數(shù)值），G是角度傳感器和齒輪之間的傳動比率。我們定義I為輪子旋轉(zhuǎn)一周角度傳感器的增量。即：
I=G×R
在例子中，G為3，對于樂高角度傳感器來說，R一直為16.因此，我們可以得到：
I=3×16=48
每旋轉(zhuǎn)一次，齒輪所經(jīng)過的距離正是它的周長C，應(yīng)用這個(gè)方程式，利用其直徑，你可以得出這個(gè)結(jié)論。
C=D×π
在我們的例子中：
C=81.6×3.14=256.22
最后一步是將傳感器所記錄的數(shù)據(jù)-S轉(zhuǎn)換成輪子運(yùn)動的距離-T，使用下面等式：
T=S×C/I
如果光電傳感器讀取的數(shù)值為296，你可以計(jì)算出相應(yīng)的距離：
T=296×256.22/48=1580
距離（T）的單位與輪子直徑單位是相同的.
實(shí)際上，在程序不僅僅會用到乘法和除法的數(shù)學(xué)運(yùn)算，還有更多的需要多留心（有關(guān)內(nèi)容我們將在第12章進(jìn)行進(jìn)一步的討論）。
使用角度傳感器來控制你的輪子可以間接的發(fā)現(xiàn)障礙物。原理非常簡單：如果馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)，而齒輪不轉(zhuǎn)，說明你的機(jī)器已經(jīng)被障礙物給擋住了。此技術(shù)使用起來非常簡單，而且非常有效；唯一要求就是運(yùn)動的輪子不能在地板上打滑（或者說打滑次數(shù)太多），否則你將無法檢測到障礙物。如果是一個(gè)空轉(zhuǎn)的齒輪連接到馬達(dá)上就可以避免這個(gè)問題，這個(gè)輪子不是由馬達(dá)驅(qū)動而是通過裝置的運(yùn)動帶動它:在驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)的過程中，如果惰輪停止了，說明你碰到障礙物了。
在許多情況下角度傳感器是非常有用的：控制手臂，頭部和其它可移動部位的位置。值的注意的是，當(dāng)運(yùn)行速度太慢或太快時(shí)，RCX在精確的檢測和計(jì)數(shù)方面會受到影響。事實(shí)上，問題并不是出在RCX身上，而是它的操作系統(tǒng)，如果速度超出了其指定范圍，RCX就會丟失一些數(shù)據(jù)。Steve
Baker用實(shí)驗(yàn)證明過，轉(zhuǎn)速在每分鐘50到300轉(zhuǎn)之間是一個(gè)比較合適的范圍，在此之內(nèi)不會有數(shù)據(jù)丟失的問題。然而，在低于12rpm或超過1400rm的范圍內(nèi)，就會有部分?jǐn)?shù)據(jù)出現(xiàn)丟失的問題。而在12rpm至50rpm或者300rpm至1400rpm的范圍內(nèi)時(shí)，RCX也偶會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的問題。
樂高傳感器介紹：給機(jī)器人感知世界的能力--傳感器的應(yīng)用介紹
給機(jī)器人感知世界的能力
——傳感器的應(yīng)用介紹
在創(chuàng)意機(jī)器人這個(gè)欄目中，我們相繼介紹了RCX（樂高機(jī)器人的大腦），ROBOLAB圖形化編程軟件（樂高機(jī)器人的編程語言）和樂高機(jī)器人套件（用來自己動手制作機(jī)器人的器材）。利用它們我們已經(jīng)可以做出一個(gè)機(jī)器人，并通過編程來讓它完成一定的任務(wù)。
可是，我們的機(jī)器人還不完整，它現(xiàn)在的智能化程度很低，即使能夠完成任務(wù)，也是極為簡單的。因?yàn)樗鼪]有“感覺”，它不知道外界的情況，只能盲目去做一些事情。現(xiàn)在，我們就將給機(jī)器人加上傳感器，讓它具有各種各樣的感覺，讓機(jī)器人可以從外界獲取信息，這樣我們就能夠讓機(jī)器人更加的智能化。
我們?nèi)祟愔挥幸曈X、嗅覺、聽覺、觸覺、味覺這五種感官，而在這方面機(jī)器人要比我們?nèi)祟悘?qiáng)的得多。就以樂高機(jī)器人為例，常用就有光電傳感器、觸動傳感器、角度傳感器和溫度傳感器四種。另外還有十多種可供選擇的工業(yè)傳感器，例如空氣壓力傳感器，PH值傳感器、電壓傳感器、電流傳感器、聲音傳感器等等。
現(xiàn)在我們就分別介紹一下樂高常用的四種傳感器：
圖1觸動傳感器
1、 觸動傳感器（簡稱觸感）
觸感簡單的說就是充當(dāng)機(jī)器人觸覺的傳感器。當(dāng)它前端的黃色突點(diǎn)被壓下去，它就會生效，反饋給RCX（樂高機(jī)器人的大腦）的信號就會發(fā)生改變。這樣，機(jī)器人就會知道有物體碰到了觸感。當(dāng)黃色的突點(diǎn)被松開，傳感器反饋給RCX的信號又會改變成初始狀態(tài)的值。知道了觸感的工作原理，我們就可以使我們的機(jī)器人更加“聰明”。例如，我們制作一輛在左右兩側(cè)都裝有一個(gè)觸感的自動規(guī)避障礙的小車，當(dāng)左側(cè)的觸感被壓下，RCX就會知道這一情況，那么就可以根據(jù)程序的設(shè)定讓機(jī)器人向右轉(zhuǎn)彎以避開障礙；同樣的道理右側(cè)觸感被壓下就向左轉(zhuǎn)彎。因此小車就可以自動規(guī)避障礙了。
圖2 光電傳感器
2、 光電傳感器（簡稱光感）
我們注意到光感的前面有兩個(gè)二極管，其中一個(gè)是一個(gè)發(fā)光二極管，起發(fā)射的作用；另一個(gè)起接收的作用（接收從物體表面反射回來的光）。所以確切的說樂高的光感是一種對反射光線強(qiáng)度做出反饋的傳感器。它與觸感有很大的不同，觸感只有兩種反饋值（0，1），而光感的反饋值是連續(xù)的，經(jīng)過RCX的處理后在反饋值在0~100之間。物體表面的反射率越低（越暗越粗糙），那么光感探測時(shí)的反饋值就越接近于0；物體表面的反射率越高（越亮越光滑），那么光感探測時(shí)的反饋值就越接近于100。因此，給機(jī)器人安裝上光感后，機(jī)器人就可以識別物體表面的情況。假如我們在地面上畫出一條與地面的反射率有區(qū)別的軌跡，那么就可以讓機(jī)器人沿著軌跡前進(jìn)了。
圖3角度傳感器
3、 角度傳感器
角度傳感器上有一個(gè)十字形的孔，這個(gè)孔的大小恰好可以和樂高的軸進(jìn)行匹配。它的功能也就是用來測量軸轉(zhuǎn)動的角度或者圈數(shù)，但是由于它的精度是22.5度（1/16圈），所以在實(shí)際應(yīng)用中多是用來測量軸的轉(zhuǎn)動圈數(shù)。假如我們知道與輪胎相連的軸轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，那么我們也就能夠知道機(jī)器人運(yùn)動的距離了。
圖4溫度傳感器
4、 溫度傳感器
溫度傳感器的功能就比較簡單了，它就是用來測量溫度的。唯一要注意的是它上面實(shí)際用來測量的部位——金屬探頭。它的測量范圍是-20度~50度。
這些就是四種常用的樂高傳感器的基本情況，至于其它的傳感器，我們將在以后逐步介紹。以上這四種傳感器其實(shí)是比較簡單的，但同時(shí)它們也是比較重要的。一般情況下，我們的機(jī)器人只要使用這四種傳感器，就可以獲得很多的外界信息了，就可以完成一些比較復(fù)雜的任務(wù)了。
