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超音波原理與應用, mBot2 超音波模組與控制指令, 設計mBot2自動避障自走車, 設計mBot2往返巡邏自走車, 設計mBot2自動跟隨自走車, 設計mBot2自動減速暫停自走車

超音波原理與應用, mBot2 超音波模組與控制指令, 設計mBot2自動避障自走車, 設計mBot2往返巡邏自走車, 設計mBot2自動跟隨自走車, 設計mBot2自動減速暫停自走車

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  1. 1. 超音波感測應用 Revised on November 2, 2022  超音波原理與應用  mBot2 超音波模組與控制指令  設計自動避障自走車  設計往返巡邏自走車  設計自動跟隨自走車  設計自動減速暫停自走車
  2. 2.  超音波 (ultrasound) 是指頻率超過人類耳朵可以聽到的臨界值 20KHz 之聲波或振動  音速 = 331.31 1 .  在⼀⼤氣壓、25°C 時音波在空氣中之波速約為 346 M/s  鯨豚或蝙蝠利用生物聲納 (biosonar) 回音定位 (echolocation) 來捕捉 獵物或躲避障礙物 超音波測距原理 1/2 2 Emitted Wave of Bat Reflected Wave of Prey
  3. 3.  來回距離 = 發射超音波至接收到反射波之時間 * 音速  距離 = (發射超音波至接收到反射波之時間 * 音速) / 2  Distance(cm) = duration*346(M/s)/2 = duration*34600/1000000(cm/us)/2 = duration*0.0346(cm/us)/2 超音波測距原理 2/2 3
  4. 4. 超音波在生活科技應用實例 4 超音波倒車雷達 超音波霧化器 超音波洗淨器 腹部超音波檢查
  5. 5.  左側為超音波發射器 (Transmitter),用來發射42KHz的超音波訊號  右側為超音波接收器 (Receiver),接收反射回來的超音波  配置氛圍燈 (8顆藍色LED)  檢測範圍:5cm〜300cm  誤差值:±5% mBot2超音波模組 5 發射器 接收器 ① ② ③ ④ ⑥ ⑤ ⑦ ⑧
  6. 6.  距離檢測 (超過測量範圍時,距離回傳值都是 300)  氣氛燈控制 mBot2超音波模組控制指令 6
  7. 7.  編輯程式  點擊「Go」按鈕  手掌在超音波感測器前移動,觀察CyberPi LCD顯示的數值變化情形 檢測超音波模組傳回值 7
  8. 8.  功能要求  按下 CyberPi 按鈕 B,mBot2 開始前進  mBot2 超音波偵測到前方 15 公分內有障礙物時,後退 0.6 秒,之後隨機左 轉或右轉後前進,自動避開障礙物  按下 CyberPi 按鈕 A,停止動作 設計自動避障自走車 1/2 8 15cm
  9. 9.  參考程式 設計自動避障自走車 2/2 9
  10. 10.  功能要求  按下 CyberPi 按鈕 B,mBot2 開始前進  mBot2 超音波偵測到前方 10 公分內有障礙物時,迴轉 180 度後繼續前進  按下 CyberPi 按鈕 A,停止動作  設計注意事項  視需要調校迴轉角度度 設計往返巡邏自走車 1/2 10
  11. 11.  參考程式 設計往返巡邏自走車 2/2 11 視實際情況調校旋轉角度
  12. 12.  功能要求  當手靠近 mBot2 前方 30 公分內,mBot2 進入跟隨模式  mBot2 自動前進或後退,隨時與手保持約 10 公分距離  設計注意事項  須調校跟隨反應時間及緩衝距離 設計自動跟隨自走車 1/2 12 10cm
  13. 13. 設計自動跟隨自走車 2/2  參考程式  建立 distance 及 follow 變數 13
  14. 14.  功能要求  按下 CyperPi 按鈕 B,mBot2 以 75 RPM速度開始前進  當前方 30 公分有障礙物時開始減速,距障礙物5公分時停止;障礙物排除 後繼續以75%動力前進  按下 CyperPi 按鈕 A,停止動作 設計自動減速暫停自走車 1/3 14 開始減速 30cm 停止 5cm
  15. 15.  參考程式  建立 speed、distance 變數 設計自動減速暫停自走車 2/3 15
  16. 16. 設計自動減速暫停自走車 3/3 16

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