乐高机器人学习之旅-第7期

乐高EV3机器人使用了图形化编程语言，比较适合没有程序基础的孩子学习机器人搭建和编程。

之后我会陆续分享一些在教授孩子们学习编程以及在机器人作品制作中的经验。

本期主题--传感器

乐高EV3机器人除了需要电机作为动力的输出，同时还需要各种传感器作为信息输入，从而实现机器人的真正自动化和智能化。

EV3

乐高机器人

传感器介绍

乐高EV3机器人带有6款传感器，同时老款NXT的传感器也可以在上面使用。

EV3传感器简介

6款常用的乐高传感器

1

触碰传感器

触碰传感器会检测是否按入了传感器正面的按钮。我们可以使用触碰传感器来检测机器人在驱动时与某个物体碰撞的情况。还可以使用手指按压触动传感器以触发某个动作。

2

颜色传感器

颜色传感器可以检测进入传感器正面小窗口的光线的颜色或强度。

颜色传感器可以在三种不同模式下使用，分别为颜色模式、反射光线强度模式和环境光强度模式。

颜色模式

当颜色传感器处于颜色模式时，传感器正面的红色、绿色和蓝色 LED 指示灯会开启。

传感器可以检测七种不同颜色：黑色、蓝色、绿色、黄色、红色、白色和棕色。不是这些颜色之一的物体可能会检测为“无颜色”，或可能检测为相似颜色。

反射光强度模式

在反射光线强度模式中，颜色传感器会检测进入传感器的光线的强度。光线的强度测量为从 0 至 100 的百分比，其中 0 表示非常暗，100 表示非常亮。

当颜色传感器处于反射光线强度模式时，传感器正面的红色 LED 指示灯会开启。如果传感器接近于物体或表面，则此红色光线会从物体上反射，然后进入要检测的传感器。可以使用此方法测量表面或物体上的颜色阴影，因为较暗颜色阴影会将较少红色光线反射回传感器。

环境光强度模式

在环境光强度模式中，与反射光线强度模式一样，颜色传感器会检测进入传感器的光线的强度。光线的强度测量为从 0 至 100 的百分比，其中 0 表示非常暗，100 表示非常亮。 在环境光强度模式中，传感器正面的蓝色 LED 指示灯会微弱开启。此蓝色指示灯可帮助识别传感器处于环境光强度模式，但是影响光线测量，除非物体非常接近于传感器。

3

红外传感器

红外传感器可以检测从远程红外信标（IR 信标）发送的红外光信号。红外传感器也可以发送自己的红外光信号，并检测其他物体对此光线的反射。

红外传感器可以在三种不同模式下使用：近程、信标和远程。

近程模式

在近程模式中，红外传感器发送自己的红外信号，可以检测传感器前方物体对此信号的反射。反射信号的强度可以用于估计物体的接近程度（距离）。

信标模式

在信标模式中，IR 信标连续发射特殊信标信号，红外传感器可以检测传感器前方信标的近似位置。

远程模式

在远程模式中，红外传感器可以检测 IR 信标上的按钮按压。例如，可以使用远程模式对机器人进行远程控制。

4

超声波传感器

超声波传感器可以测量与前方物体之间的距离。实现方式是发送出声波并测量声音反射回传感器所需的时间长度。由于声音频率太高，我们无法听见超声波。

超声波传感器可以按英寸或厘米为单位测量与对象之间的距离，比如使用此传感器使机器人在距离墙壁的特定距离处停止。

还可以使用超声波传感器检测附近的其他超声波传感器是否正在运行。比如检测附近是否存在正使用超声波传感器的其他机器人，传感器会侦听声音信号但是不发送这些信号。

5

陀螺仪传感器

陀螺仪传感器检测旋转运动。如果按传感器外壳上的箭头方向旋转陀螺仪传感器，则传感器可以检测旋转速率（以度/秒为单位）。例如，可以使用旋转速率检测机器人的一部分进行转动的时间，或是机器人倒下的时间。

此外，陀螺仪传感器会跟踪总旋转角度（以度为单位）。例如，可以使用此旋转角度检测机器人的转动距离。

6

电机传感器

电机转动传感器用于测量电机的转动量。转动传感器内置在中型电机、大型电机中。这些电机中的传感器可以检测旋转量（以度为单位）。电机转动一整圈是旋转 360 度。还可以使用电机转动传感器查明电机当前运行所处的功率级别。

传感器

乐高机器人

等待模块介绍

乐高传感器的编程方式有很多种，即可以通过等待命令、循环等调用，也可以直接输出各种传感器的实际获取的状态值。本期先简单介绍一下等待模块下的传感器指令，之后会在作品案例中介绍传感器的实际编程技巧。

等待编程模块

最简单的智能机器人控制方法

1

等待模块简介

EV3等待模块中有三个功能需要另外购买相应的NXT传感器或其他套装。

2

等待模块编程应用

等待模块是机器人编程中比较常用的模块，常用在两个或者多个按顺序执行的不同动作控制程序中，通过等待命令来切换不同的程序指令。

等待模块可以实现诸如车辆底盘控制、巡线、机械臂控制等基础操作。

本期总结

乐高的传感器种类不多，但是可以实现很多常见的机器人任务。有些传感器在使用过程中会产生累积误差，需要通过结构调整和误差修正来解决实际运行中出现的问题。

本期是乐高EV3机器人编程的基础课程的最后一期，其余的模块在其他的编程语言中都有涉及，这里就不单独讲解了。之后的内容会根据乐高机器人的实际作品案例通过搭建和编程两个环节进行讲解，我们下次再见！

下期预告

机器人常用底盘结构和变速控制程序。

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