讓機器人巡線不脫線

謝宇翔

在平常的訓練中，我發現用巡線完成相關任務時，機器人常常出現脫線的情況。

于是，我嘗試對機器人巡線的方法進行優化。

一、機器人顏色傳感器巡線

1.機器人巡線任務如圖1所示，機器人如圖2所示。

二、機器人巡線的工作原理

顏色傳感器選擇模式有三種，一種是反射光強度，第二種是顏色，第三種是環境光強度。這里我主要研究的是反射光強度。

1.工作原理。巡線就是沿著一條黑線走，其基本原理是通過檢測反射光的強度，判斷機器人與線的黑白交界處的位置，當檢測到黑線時向右轉，檢測到白線時向左轉。

2.EV3測光。機器人與電腦連接后，在編程窗口可以直接看到所測光的值（如圖3）。

3.如果黑線所測光的值為D（35），白線所測光的值為E（55），最后程序中所用的判斷值為F=（D+E）/2=（35+55）/2=45。

編程如圖4所示。機器人啟動，前進0.3圈，當3號顏色傳感器檢測到反射光強度小于45時，B馬達以功率30向右旋轉，C馬達停止，機器人回到黑白交界處。當3號顏色傳感器檢測到反射光強度大于45時，C馬達以功率30向左旋轉，B馬達停止，機器人回到黑白交界處，同時一直左右搖擺前進。通過不斷改變B、C馬達的功率，可確保機器人正常巡線。

三、問題分析

機器人顏色傳感器巡線時，有時可以正常巡線，有時脫離黑線，除了不斷改變B、C馬達的功率以確保正常巡線外，還要考慮傳感器的安裝高度和環境光對傳感器的影響。

前面所寫的程序是一個死循環，可用馬達的角度傳感器或時間、計數、邏輯跳出該死循環。

四、問題解決

1.機器人巡線時，安裝高度越高，外界自然光對它的影響越大。經過多次試驗，我發現當顏色傳感器的離地高度在5mm以內時，自然光對它的影響非常小。

2.機器人巡線時通過改變馬達功率的大小可以解決脫線的問題，但也會影響機器人的運行時間，通過反復調試可以找到最佳的功率。

通過以上兩種方法解決了機器人脫線的問題，但所編程序是一個死循環，如何控制機器人的巡線時間與長度？

五、優化與改進

1.利用馬達的角度傳感器（4 200度）跳出循環，程序如圖5所示。完整程序如圖6所示。

2.前面所寫程序是傳感器判斷后機器人做出相應的反應，再接著判斷，程序較長，我運用條件判斷進一步簡化程序。完整程序如圖7所示。

當傳感器檢測光的值大于45時，機器人執行上面的程序，反之則執行下面的程序。用完整的程序測試，機器人都能正常巡線，并且能控制其運行時間與角度。（指導老師：諶躍飛）