EV3单光感巡线机器人课程：从基础到比赛实践的全面指南

xinxi1368

今天给大家分享一个EV3课程——单光感巡线机器人。

巡线机器人经常用于任务或比赛。

它被广泛使用。可以说，只要学习机器人或者参加机器人比赛，就一定会用到巡线。

接下来我将通过三篇文章总结巡线知识，带领大家系统学习巡线。

让大家从巡线新手到游戏练习。

这篇文章稍微简单一点。我们首先对巡线有一个初步的了解。

学习和目标

科学与工程

1.了解设计巡线机器人常用的部件

2、掌握颜色传感器的施工技巧和安装位置

3.可以独立搭建巡线车

数学

1.了解正负数和功率控制

2.理解平均值的概念并进行计算

编程技术

1.使用颜色传感器反射光强度切换模块

2、电机功率控制

3、移动转向模块的使用

01

导入+提问

相信大家都听说过机器人餐厅，也许你也曾在那里用餐过。在餐厅里，机器人可以自动将饭菜送到我们的座位上。如果我们仔细观察，我们可以看到餐厅的地板上有几条黑线，所有的机器人都沿着这些黑线移动。

看来，送餐机器人的所有秘密都隐藏在这条黑线之中。

同样，在京东的亚洲一号仓库，我们也可以看到很多搬运机器人正沿着地面的轨道有序地工作。

工业生产中也是如此。当机器人通过流水线生产出合格的产品时，产品就会被交给搬运机器人，然后放到货架上。在摆放货物的过程中，搬运机器人也沿着线路到达指定的货架，然后完成摆放货物的功能。

大家心中一定都有一个疑问：

那么机器人为什么能够沿着这条黑线移动呢？

今天我们就来探讨一下这个问题，然后我们也会建造一个可以沿着路线移动的机器人。

02

建造

巡线机器人

首先我们需要建造一个可以巡线的机器人

1. 搭建基地

2. 构建车身

3. 安装颜色传感器

注意：颜色传感器距离地面一个乐高单元，以获得更好的寻线效果。

03

探索

循线原则

（一）颜色传感器知识点

颜色传感器是一种数字传感器，可检测进入传感器的反射光的颜色或强度。

（二）巡线原则

在巡线过程中，我们使用了颜色传感器的反射光强度函数。颜色传感器将发出一束光。这束光在白底和黑线上的反射光强度是不同的。你能猜出哪个反射光较大，哪个较小？

例如：

夏天，穿黑色衣服会感觉很热，但穿白色衣服会感觉好很多。这是什么原因呢？由于黑色衣服吸收光线，太阳的大部分热量被黑色吸收，我们就感觉热。白色衣服反射大部分光线，不会吸收大量热量。

这样我们就更容易理解，黑色线上的颜色传感器反射光的强度肯定比白色线上的要小。

通过这种方式，机器人可以确定它在哪里，从而沿着线走。

接下来我们来看一段机器人巡线的视频。

左右摆动以跟随线

通过视频我们可以了解到

机器人巡线并不是沿着黑线前进，而是沿着白地和黑线的边缘前进。

机器人采用锯齿形摆动方式巡线

车头朝向分析

分析：

当传感器位于白地和黑线之间时：

当车头向右移动时，反射光值会减小，我们可以使车体向左转；

当车头向左移动时，反射光值会增加，我们可以使车体向右转向。

这样就可以通过左右摆动来连续调节车体，从而实现循线功能。

04

程序调试

(1) 创建一个等待来自（颜色传感器）的反射光强度的模块

（2）理解阈值（平均值）的概念

黑线和白底上颜色传感器反射光强度的平均值。

例：黑线=8 白地=60

那么：阈值（平均值）= 34

(3) 采用两阶段法对巡线机器人进行编程

计算阈值（平均值）= 20

不同地点可能会有所不同，需要实际测量。

这样，我们就完成了一个可以走线的机器人。

其原理与送餐机器人等巡线相同。我们发现送餐机器人的原理还是很简单，其实并没有那么神秘。

因此，我们可以发现，世界上万事万物的很多道理都是相互联系的。只要我们细心探索，一定会发现其中的秘密。

05

反思与沟通

1、颜色传感器有几种工作模式？

2、加大电机功率。在测试机器人仍能可靠地跟踪线路的情况下，可以达到的最快电机功率是多少？

3.尝试增加颜色传感器的延伸长度，体验追线效果，并思考原因。

我们已经实现了循线机器人的基本功能，但是我们会发现机器人在走直线的时候也会摆动。

如何让机器人巡线更稳定？

你可以考虑一下。

下一课我们将学习更稳定的循线方法。

06

终于