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ev3声音传感器 「老丁教乐高EV3硬件基础」最简单也最“困难”的传感器

发布时间:2024-10-05 18:10:14

「老丁教乐高EV3硬件基础」最简单也最“困难”的传感器

本阶段课程适合2年级、3年级、4年级及以上刚开始接触EV3机器人的同学们。

如果你有器材,那么可以花1个小时陪伴孩子一起学习本课,帮助他理解。

如果你没有器材,那么可以花5分钟学完本课,一段时间后可以考虑为孩子添置一套EV3设备,从这里开始学习。

这是《EV3基础课程》硬件篇的最后一篇哦,下周开始,我们将进入另一个主题。

最后一个传感器,名字叫做“触觉传感器” 。一套EV3的核心套装会有2个。在我们的Mindstorms编程软件里,定义它为“触碰传感器”。

理解起来很简单,提供“触觉”数据信息。也是一种输入设备

广义上,我们生活中的触觉传感器无处不在。各种按键,各种触摸启动的装置,都可以算作是一种“触觉传感器”。

但事实上,我们平时见到过的“按键”有两种。

一种是通过连接或者断开电路 来实现控制的。比如家里电灯的开关。

这种通常只涉及机械或者电路结构的设计,就可以完成了。

另一种是通过按触动作,提供数据反馈 ,然后经过数据处理,使被控制的装置提供出各种不同的反应。

这种除了各种结构设计的要求,还需要通过“编程”开发,来完成各种数据对应的处理逻辑。这样就可以让“机械”作出更精细的动作。

我们EV3上的,当然属于后面一种啦!

(只是很初级。。)

1认识触觉传感器

相比其他传感器,我们看上去,触觉传感器好像“简单”了些。但事实上,在生活中,几乎其他传感器都有很成熟的应用。

比如颜色传感器,现在已经有很多颜色传感器在识别色彩方面远超过我们肉眼的能力。

而只有触觉传感器太“难”了,并且它们所要承担的“理想”太远大了。

人类在挑战完成理想的机器人,而触觉传感器挑战的是“生物”的触觉功能。大家要知道,生物的触觉有多敏感!

清风拂过皮肤,我们就可以感觉到“风力”的存在。

要模拟到这种程度,关系到材料、质地、力学……等等各个方面,几乎是科学家们毕生的挑战,而且可能不止几代人的努力,才有可能做到。

正是因为这样,以至于很多设想都还在研发,还没有非常完美的产品被制作出来,让我们使用上。

不过它的“阶段性”成果已经广泛存在我们的生活的方方面面,可以想想,以后有更先进的科技出现时,这会是一项多么实用的技术。

2EV3触觉传感器的模式和使用场景

继续接着上一段的文字码下去。

触觉传感器一样有自己特定的工作场景,简单说,就是:

需要提供接触带来状态变化的场景。

通过接触,触觉传感器会发生状态上的改变。简单说,就是被“ ”了。

按这个词,我们可以这样理解。

正常状态:没有按 ,保持最初的样子。

按压状态:一直按着不放 ,保持按住的状态。

过程状态: 由正常状态再改变为按压状态的过程本身,成为一种“状态”。按一下马上放掉。

我们说研究它难,难就难在过程状态上。

举个例子:

人的“疼痛感”就属于一个过程状态所带来的“结果”。

而造成疼痛本身的过程,可能是一瞬间的“触觉”,并且有无数种“情况”提供给我们大脑,大脑会对这无数种情况,都有一些细微变化的反应。

而我们目前再精密的触觉传感器,也无法达到像生物这样的触觉能力。

就像有些小朋友打针会哭,有些小朋友就很勇敢,生病不怕打针。

所以,什么样的触觉,触发什么样的“行为”这个就没办法很正确的模拟出来。模拟难度也就可想而知。

EV3的触觉传感器没有那么复杂,主要功能就是用于分辨是否有触碰状态发生。

一共就只有我们上面说的3种状态。我们从上到下分别称为,状态0、状态1、状态2。让我们应用在不同的场景下。

3正确使用EV3触觉传感器

既然只有三种模式,那么它们应该应用在哪些场景呢?老丁给大家总结一下

正常状态,状态0:

使用在监测场景下,也就是在初始状态一直保持不变的情况下。

比如,我们做个小车,小车只要前方不撞到东西,就一直前进,我们就可以把触觉传感器装在前方,来监测前方是否有物体“挡路”。

想一想,有没有其他传感器也能做到相似功能?

按压状态,状态1:

跟状态0正好是对应关系,使用在可能改变状态的任何场景下,也可以作为初始状态。

比如,我们在小车上放一个东西,当小车开启时候,东西掉了,按压状态发生改变了,那么,自动告诉小车做另一个动作。

过程状态,状态2:

使用在一瞬间触发,并马上可以让传感器恢复初始状态的场景下。

比如,我们给小车做了个开关,按一下放掉,小车动,再按一下放掉,小车停。

三种状态使用在不同的场景中,大家可以自己根据上面的最简单的程序,自己试一下。

4试一试

做一个触觉传感器遥控车

要求:为主机安装两个触觉传感器。可以一手拿一个。

1、左边的传感器控制左侧电机

2、右边的传感器控制右侧电机

3、传感器分别按下去后,电机保持匀速转动

程序可以参考下面的哦!

另外,再试一下,如果使用状态2来改变这个程序,小车的操作感会有哪些不同呢? 自己动手试试吧。

下星期,硬件我们基本讲完了,下星期开始,我们进入“基础编程 ”。

重点总结

了解触觉传感器,及在生活中的应用场景。

这样可以在今后遇到使用场景时,更容易想到使用方法。

第六课-声音模块

声音模块使用 EV3 程序块中的扬声器发出声音。可以播放预先录制的声音文件或是指定音符或音调。

选择声音模式

“文件名称”输入

输入

使用模式选择器选择要发出的声音类型。选择模式之后,可以为输入选择值。可用输入会因模式而异。下面介绍了模式和输入。

模式:播放文件、播放音调、播放音符、停止

模式

播放文件

“播放文件”模式播放预先录制的声音文件。

文件名称输入位于模块顶部。它使您可以从声音效果、口头词语和短语列表中进行选择。“LEGO 声音”类别中的声音是随

EV3 软件包含的声音文件。“项目声音”类别中列出的声音是已在项目中使用的声音。这样可以在程序或项目中方便地多次使用相同声音。

如果从模块顶部的文件名称输入中选择“连线”,则“文件名称”输入会出现在声音模块的输入区域中。这使您可以使用数据线提供声音文件的名称。

请注意,需要先通过在“文件名称”输入中选择声音文件,将该文件添加到项目。音量输入控制音量的高低程度。

播放类型输入控制模块在程序继续执行下一个模块之前是否等待声音完成,以及是否重复声音。使用的输入:文件名称、音量、播放类型

示 例 1

此程序会通过播放两个不同声音文件并等待每个文件完成,使 EV3 程序块说出“Turn Right”。

提示和技巧

EV3 程序块只能播放存储在预先录制的声音文件中的口头词语声音。文件名称输入中的文本必须为现有声音文件的名称。

示 例 2

此程序会在 10 秒内,使机器人向前驱动的同时发出连续的笑声。通过对播放类型输入使用“重复”来实现此目的。播放音调

“播放音调”模式播放指定频率的音调。音调的频率控制音高(换句话说,是声音的高低程度)。

频率输入以 Hz(循环/秒)为单位指定音调的频率。可以键入频率数字或从标准音符频率列表中选择频率。持续时间输入控制音调的持续时间长度(以秒为单位)。

使用的输入:频率、持续时间、音量、播放类型

提示和技巧

“播放音调”模式播放的音调的声音与播放音符模式播放的音符相同,但是可以使用“播放音调”指定准确频率。音量输入控制音量的高低程度。

播放类型输入控制模块在程序继续执行下一个模块之前是否等待声音完成,以及是否重复声音。使用的输入:频率、持续时间、音量、播放类型

示例

此程序会基于电机转动传感器的位置,使音调频率发生变化。在手动转动电机时,音调会更改。播放音符

“播放音符”模式播放音符。

音符输入使您可以从钢琴键盘控件选择音符。

持续时间输入控制音符的持续时间长度(以秒为单位)。使用的输入:音符、持续时间、音量、播放类型

提示和技巧

可以在持续时间输入中使用小数点获取准确时间量(包括非常短的间隔)。例如,0.1 秒会将音符播放十分之一秒。

音量输入控制音量的高低程度。

播放类型输入控制模块在程序继续执行下一个模块之前是否等待声音完成,以及是否重复声音。使用的输入:音符、持续时间、音量、播放类型

示例

此程序会通过播放三个不同音符来播放短曲调。

停止

“停止”模式会停止当前由 EV3 程序块播放的任何声音。这通常用于停止之前在程序中由声音模块启动的声音(不等待声音播放完)。

示例

此程序会播放某个音调,直至触动传感器受到按压,然后停止该音调。

输入

声音模块的输入控制播放的声音的详细信息。可以将输入值直接输入到模块中。或者,可以通过数据线从其他编程模块的输出提供值。

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