Разработка методики поверки датчика определения расстояния и датчика касания
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
ВВЕДЕНИЕ
Слово робот прочно вошло в современный обиход, современную речь и современную жизнь. Трудно представить себе мир XXI века без умных машин. Они проникли всюду: от заводских сборочных цехов и медицины до арсеналов наиболее развитых армий мира. Ну и, конечно, редкий фантастический фильм или роман не обходится без автономных думающих механизмов, которые известны под славяноязычным термином робот.
Робот - от словацкого rabota (тяжелый труд), создан для того, чтобы заменить человека в самой изнурительной деятельности, опасных средах и ситуациях. Беспилотные самолеты-разведчики, искусственные спутники, стратосферные зонды, саперные тралы, знаменитые советские луноходы - все это роботы. Однако наиболее впечатляющая мечта человечества - человекообразная машина, воспетая фантастами и футурологами, только начинает делать свои первые робкие шаги.
Органы чувств роботу заменяют сенсоры: тактильный, ультразвуковые, цвета, освещенности, без них робот не сможет ориентироваться в пространстве. Назначение датчиков набора MINDSTORM несет в себе более обучающий характер, нежели профессиональный. Данные датчики позволяют обучать людей основам робототехники и программированию, а также моделировать работу роботов в различных ситуациях до их полномасштабного производства. Однако этот вопрос может иметь в перспективе широкое практическое применение, не только в робототехнике, но и в машиностроении и промышленности.
Подробное изучение применения датчиков открывают большие перспективы. Данные сенсоры могут выполнять, как вспомогательную функцию для ориентации роботов в пространстве так и обеспечивать полную видимость картины, происходящей вокруг робота, так и иметь практическую значимость. Например, повышать видимость восприятия содержания дисплеев в условиях яркого солнечного света, автоматический контроль влияния освещенности на яркость и контрастность дисплеев, адаптацию фотоэлектрических датчиков и дисплейного оборудования к освещению от источников с различными спектральными характеристиками.
Целью работы является разработка методики поверки датчика определения расстояния и датчика касания.
Задачи исследовании - а изучить техническую документацию, принципа работы поверяемых датчиков и необходимого оборудования (микрометр); провести серию необходимых экспериментов, в ходе которых установить соотношение показаний поверяемого датчика; построить зависимость показания индикатора контролера от показаний образцовых приборов в воздушной среде; обработать результаты измерений; сделать выводы и заключение по полученным данным.
1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ
Датчики набора MINDSTORM предназначены для изучения поведения модели робота iелью устранения неисправности до запуска робота в производство. Данные датчики позволяют обучать людей основам робототехники и программированию, а также моделировать работу роботов в различных ситуациях до их полномасштабного производства.
Необходимость поверки датчиков обусловлена тем, что на датчики отсутствует точное описание их характеристик, из-за отсутствия которых нельзя получить полную картину работы робота в разных условиях. Для создания точной модели робота требуется получение характеристик, с помощью которых можно максимально правильно рассчитать поведение механизма в рабочей среде, а также выявить возможные проблемы, связанные с неполным представлением о работе датчиков.
Без наличия точных данных о датчиках нельзя быть уверенным в правильной работе механизма на различных стадиях разработки.
.1 Датчики определения расстояния и касания
.1.1 Ультразвуковой датчик
Ультразвуковой сенсор - один из двух сенсоров, заменяющих роботу зрение. Ультразвуковой сенсор позволяет роботу видеть и обнаруживать объекты. Его также можно использовать для того, чтобы робот мог обойти препятствия, оценить и измерить расстояние, а также зафиксировать движение объекта.
Показания ультразвукового датчика измеряется в сантиметрах и дюймах. Он может измерять расстояние от 0 до 255 сантиметров с точностью +/-3 см. Ультразвуковой сенсор работает по тому же принципу, что и локатор летучей мыши: он измеряет расстояние путем расчета времени, которое потребовалось звуковой волне для возвращения после отражения от объекта, подобно эху.
Крупные объекты с твердыми поверхностями определяются лучше всего. Объекты из мягких материалов (тканей) или округлые (мяч), а также слишком тонкие, маленькие и т.п., могут создавать для сенсора определенные затруднения при работе.
Следует помнить, что два и более ультразвуковых датчика, работающих в одном помещении, могут интерферировать и снижать точность результатов
К примерам применения ультразвуковых датчиков расстояния можно отнести использования в машинах для предупреждающих сигналов водителю или автоматический контроль по сигналам от датчиков, идентифицирующих опасные ситуации, объединяемых в сетевые связи, с человеко-машинным интерфейсом human - machine interface (HMI).
Рис.1 Ультразвуковой датчик расстояния
В основе ультразвукового принципа обнаружения препятствий лежит принцип эха. В состав датчика входят два преобразователя: один преобразователь излучает ультразвуковые волны, а отраженные волны обнаруживаются другим, одним или более, преобразователем. Тот же самый преобразователь, который передает ультразвуковые волны, может быть исполь