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        仿生向日葵機(jī)器人

        2013-04-29 22:43:45劉仕昊馮璨費(fèi)雪君
        科技創(chuàng)新與品牌 2013年5期
        關(guān)鍵詞:光敏電阻模擬信號(hào)杜邦

        劉仕昊 馮璨 費(fèi)雪君

        向日葵別名太陽(yáng)花,因花序隨太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)而得名。由于受到向日葵向光性的啟發(fā),我們研究發(fā)明了仿生向日葵機(jī)器人。我們?cè)O(shè)想,如果能讓向日葵在室內(nèi)也能發(fā)生向光性彎曲現(xiàn)象,使其隨著光線的強(qiáng)弱而發(fā)生偏轉(zhuǎn),這會(huì)讓室內(nèi)多一道美景;如果太陽(yáng)能熱水器能隨著太陽(yáng)光的強(qiáng)弱而轉(zhuǎn)動(dòng),吸收的太陽(yáng)能將會(huì)給人們提供更多的能源。

        此仿生向日葵機(jī)器人是由四個(gè)光敏電阻、兩個(gè)伺服馬達(dá)和一個(gè)RCU為主要部件組成。光敏電阻用來(lái)獲取周圍的光值,然后依靠線路傳輸給RCU并進(jìn)行控制判斷。完成判斷后,利用充電電池提供動(dòng)能,伺服馬達(dá)提供動(dòng)力,以馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)花桿和花朵轉(zhuǎn)動(dòng),將RCU從光敏電阻所讀取的最大值作為主方向,朝這個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng),便可模擬向日葵的向光性。

        具體制作方法:我們把光敏電阻固定在花瓣?yáng)|南西北四個(gè)方向上,把兩個(gè)伺服馬達(dá)成十字狀固定,然后用杜邦線從花盆里的RCU連接到向日葵盤上面檢測(cè)光值的光敏電阻,為避免線路干擾,我們用絕緣膠布進(jìn)行纏繞杜絕干擾。杜邦線接RCU的A1—A8的GVXY四個(gè)數(shù)據(jù)端口,但返回的模擬數(shù)據(jù)顯示有誤,且光感反應(yīng)不靈敏。經(jīng)過(guò)反復(fù)研究發(fā)現(xiàn),不能使用RCU的四個(gè)端口,而是三個(gè),分別是GVY或者是GVX,將光敏電阻三個(gè)端口通過(guò)杜邦線分別連接到RCU的GND、VCC和VO端口。這樣便能達(dá)到模擬向光性的目的。在研究的過(guò)程中,由于我們不了解光敏電阻的原理圖,導(dǎo)致光敏電阻與RCU控制器連接順序錯(cuò)誤,造成瞬間電流過(guò)大,燒壞光敏電阻。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn),我們發(fā)現(xiàn)應(yīng)該將RCU的G端接口和光敏電阻的AO端口連接,這樣就可以正常使用了。

        編程過(guò)程中,我們首先編寫(xiě)一個(gè)程序(用火焰?zhèn)鞲衅鱽?lái)檢測(cè)光敏電阻返回的模擬數(shù)據(jù)),發(fā)現(xiàn)在沒(méi)有光照射時(shí)光敏電阻返回的模擬信號(hào)為1700左右,當(dāng)有光照射時(shí),返回的模擬信號(hào)數(shù)據(jù)在70左右??偨Y(jié)得出光值越強(qiáng),火焰?zhèn)鞲衅鞣祷氐哪M信號(hào)數(shù)據(jù)越小,并且大多信號(hào)小于100。于是,我們?cè)谥鞒绦蛑?,通過(guò)一個(gè)大的外循環(huán)來(lái)循環(huán)檢測(cè)四個(gè)光敏電阻感光情況,當(dāng)東面有強(qiáng)光照射時(shí),東面的光敏電阻返回的模擬信號(hào)值就小于100,這時(shí)伺服馬達(dá)1就向東面轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為60度,再用一個(gè)循環(huán)來(lái)讓伺服馬達(dá)偏轉(zhuǎn),直到偏轉(zhuǎn)到規(guī)定的60度。轉(zhuǎn)動(dòng)60度之后又返回到原來(lái)的起始位置,然后把其他各個(gè)方向按上述的方法完成。

        仿生向日葵機(jī)器人的科學(xué)性:1.驅(qū)動(dòng)裝置。我們使用的馬達(dá)為可180度轉(zhuǎn)動(dòng)的伺服馬達(dá),可以接收由控制系統(tǒng)發(fā)出的電信號(hào),從而使其在0~180度之間自由轉(zhuǎn)動(dòng)。2.控制系統(tǒng)。我們使用的控制系統(tǒng)為集中式RCU中央控制系統(tǒng),這個(gè)系統(tǒng)的好處在于:32K大容量,可靈活運(yùn)用;自由端口連接,可以同時(shí)接多達(dá)24個(gè)設(shè)備;備有8個(gè)模擬讀數(shù)端口,能更加細(xì)致地采集各種信息;馬達(dá)端口無(wú)限壓供電,滿足不同使用需求。3.光敏傳感器與環(huán)境光檢測(cè)所組成的檢測(cè)裝置。可以將光敏傳感器所收集并轉(zhuǎn)化成的電信號(hào),與所處環(huán)境的光值進(jìn)行比較,進(jìn)而模仿向日葵的趨光性。

        責(zé)編/歐陽(yáng)雪

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