Обзор модульной структуры
На плате контроллера есть 12 портов, в каждый из которых можно подключить модуль. В стандартную комплектацию набора включено 6 модулей:
- ИК-дальномер - 1шт.
- УЗ-дальномер - 1шт.
- Датчик линии - 2шт.
- Датчик цвета - 1шт.
- Блок управления нагрузкой - 1шт.
Все модули подключаются к плате с помощью разъема RJ-45, поэтому для подключения модулей можно использовать стандартный Ethernet кабель, но в комплекте также есть плоский шлейф, более удобный при скручивании.
Блок управления нагрузкой отвечает за питание всего конструктора, получение команд с платы контроллера и управление подключённой нагрузкой за счёт встроенного микроконтроллера stm32. В том числе, блок поддерживает подключение:
- 4-х моторов с обратной связью в виде магнитных энкодеров
- 6 сервоприводов различных моделей и мощности
Также, на данной плате располагается индикация заряда аккумулятора и системы защиты по току/напряжению.
Ультразвуковой дальномер — это устройство, используемое для измерения расстояний с помощью ультразвуковых волн. Он широко применяется в робототехнике для определения расстояний до объектов и препятствий, что позволяет роботам ориентироваться в пространстве. Дальномер состоит из ультразвукового передатчика и приемника, которые установлены на плате модуля. Принцип работы ультразвукового дальномера заключается в излучении ультразвуковых волн и приеме эхо-сигнала, отраженного от объектов. Устройство излучает короткий ультразвуковой импульс, который распространяется в воздухе, отражается от объекта и возвращается обратно к датчику. Время, необходимое для возврата эха, пропорционально расстоянию до объекта. Это время измеряется, и на его основе вычисляется расстояние.
Инфракрасный дальномер, так же как и ультразвуковой, предназначен для измерения расстояний. Однако, в отличие от последнего, он обладает более коротким временем измерения, лучше функционирует в замкнутых пространствах и не подвержен звуковым помехам. Это связано с принципом его работы. Инфракрасный дальномер излучает свет, который отражается от объектов и возвращается обратно к детектору. Устройство измеряет изменение угла отражённого инфракрасного света, что позволяет определить расстояние до объекта. Но также ИК дальномер обладает недостатками. Так, например, он не поможет при езде в стеклянном лабиринте, поскольку стекло пропускает инфракрасные лучи и не отражает их достаточно для корректной работы датчика.
Датчик цвета внешне похож на ИК дальномер, но имеет на передней стороне 1 датчик и два светодиода для подсветки. Датчик цвета используется для определения цвета объекта. Он находит применение в различных робототехнических системах, где требуется распознавание или сортировка объектов по цвету. Этот модуль включает в себя светодиоды для освещения объектов и сенсор. В сенсоре установлены фотодиоды, чувствительные к разным диапазонам видимого спектра — красному, зеленому и синему. По интенсивности сигналов от каждого фотодиода устройство определяет, какие цвета присутствуют и в каком количестве. Эти данные преобразуются в цифровой формат и могут быть использованы для управления роботом или обработки информации.
Датчик линии предназначен для обнаружения и слежения за визуальными маркерами на поверхности, такими как линии на полу, которые часто используются в робототехнических трассах и на производственных линиях. Этот датчик широко применяется в образовательных и промышленных робототехнических системах для навигации и точного следования по заданному маршруту. Он использует 3 инфракрасных излучателя и приемника для определения отражения света от поверхности. Когда инфракрасный свет отражается от поверхности и возвращается к датчику, устройство анализирует количество отраженного света, чтобы определить, находится ли под датчиком линия или фон. Линии обычно имеют более темный цвет по сравнению с окружающей поверхностью, что позволяет датчику легко их распознавать.
В следующих статьях более подробно разберем каждый датчик, способ его подключения и программирования с помощью платы, а также способы их применения.
