仿生向日葵機器人

劉仕昊 馮璨 費雪君

向日葵別名太陽花，因花序隨太陽轉動而得名。由于受到向日葵向光性的啟發，我們研究發明了仿生向日葵機器人。我們設想，如果能讓向日葵在室內也能發生向光性彎曲現象，使其隨著光線的強弱而發生偏轉，這會讓室內多一道美景；如果太陽能熱水器能隨著太陽光的強弱而轉動，吸收的太陽能將會給人們提供更多的能源。

此仿生向日葵機器人是由四個光敏電阻、兩個伺服馬達和一個RCU為主要部件組成。光敏電阻用來獲取周圍的光值，然后依靠線路傳輸給RCU并進行控制判斷。完成判斷后，利用充電電池提供動能，伺服馬達提供動力，以馬達的轉動帶動花桿和花朵轉動，將RCU從光敏電阻所讀取的最大值作為主方向，朝這個方向轉動，便可模擬向日葵的向光性。

具體制作方法：我們把光敏電阻固定在花瓣東南西北四個方向上，把兩個伺服馬達成十字狀固定，然后用杜邦線從花盆里的RCU連接到向日葵盤上面檢測光值的光敏電阻，為避免線路干擾，我們用絕緣膠布進行纏繞杜絕干擾。杜邦線接RCU的A1—A8的GVXY四個數據端口，但返回的模擬數據顯示有誤，且光感反應不靈敏。經過反復研究發現，不能使用RCU的四個端口，而是三個，分別是GVY或者是GVX，將光敏電阻三個端口通過杜邦線分別連接到RCU的GND、VCC和VO端口。這樣便能達到模擬向光性的目的。在研究的過程中，由于我們不了解光敏電阻的原理圖，導致光敏電阻與RCU控制器連接順序錯誤，造成瞬間電流過大，燒壞光敏電阻。經過反復試驗，我們發現應該將RCU的G端接口和光敏電阻的AO端口連接，這樣就可以正常使用了。

編程過程中，我們首先編寫一個程序（用火焰傳感器來檢測光敏電阻返回的模擬數據），發現在沒有光照射時光敏電阻返回的模擬信號為1700左右，當有光照射時，返回的模擬信號數據在70左右。總結得出光值越強，火焰傳感器返回的模擬信號數據越小，并且大多信號小于100。于是，我們在主程序中，通過一個大的外循環來循環檢測四個光敏電阻感光情況，當東面有強光照射時，東面的光敏電阻返回的模擬信號值就小于100，這時伺服馬達1就向東面轉動，轉動的角度為60度，再用一個循環來讓伺服馬達偏轉，直到偏轉到規定的60度。轉動60度之后又返回到原來的起始位置，然后把其他各個方向按上述的方法完成。

仿生向日葵機器人的科學性：1.驅動裝置。我們使用的馬達為可180度轉動的伺服馬達，可以接收由控制系統發出的電信號，從而使其在0～180度之間自由轉動。2.控制系統。我們使用的控制系統為集中式RCU中央控制系統，這個系統的好處在于：32K大容量，可靈活運用；自由端口連接，可以同時接多達24個設備；備有8個模擬讀數端口，能更加細致地采集各種信息；馬達端口無限壓供電，滿足不同使用需求。3.光敏傳感器與環境光檢測所組成的檢測裝置。可以將光敏傳感器所收集并轉化成的電信號，與所處環境的光值進行比較，進而模仿向日葵的趨光性。

責編/歐陽雪