仿生向日葵机器人

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  向日葵别名太阳花,因花序随太阳转动而得名。由于受到向日葵向光性的启发,我们研究发明了仿生向日葵机器人。我们设想,如果能让向日葵在室内也能发生向光性弯曲现象,使其随着光线的强弱而发生偏转,这会让室内多一道美景;如果太阳能热水器能随着太阳光的强弱而转动,吸收的太阳能将会给人们提供更多的能源。
  此仿生向日葵机器人是由四个光敏电阻、两个伺服马达和一个RCU为主要部件组成。光敏电阻用来获取周围的光值,然后依靠线路传输给RCU并进行控制判断。完成判断后,利用充电电池提供动能,伺服马达提供动力,以马达的转动带动花杆和花朵转动,将RCU从光敏电阻所读取的最大值作为主方向,朝这个方向转动,便可模拟向日葵的向光性。
  具体制作方法:我们把光敏电阻固定在花瓣东南西北四个方向上,把两个伺服马达成十字状固定,然后用杜邦线从花盆里的RCU连接到向日葵盘上面检测光值的光敏电阻,为避免线路干扰,我们用绝缘胶布进行缠绕杜绝干扰。杜邦线接RCU的A1—A8的GVXY四个数据端口,但返回的模拟数据显示有误,且光感反应不灵敏。经过反复研究发现,不能使用RCU的四个端口,而是三个,分别是GVY或者是GVX,将光敏电阻三个端口通过杜邦线分别连接到RCU的GND、VCC和VO端口。这样便能达到模拟向光性的目的。在研究的过程中,由于我们不了解光敏电阻的原理图,导致光敏电阻与RCU控制器连接顺序错误,造成瞬间电流过大,烧坏光敏电阻。经过反复试验,我们发现应该将RCU的G端接口和光敏电阻的AO端口连接,这样就可以正常使用了。
  编程过程中,我们首先编写一个程序(用火焰传感器来检测光敏电阻返回的模拟数据),发现在没有光照射时光敏电阻返回的模拟信号为1700左右,当有光照射时,返回的模拟信号数据在70左右。总结得出光值越强,火焰传感器返回的模拟信号数据越小,并且大多信号小于100。于是,我们在主程序中,通过一个大的外循环来循环检测四个光敏电阻感光情况,当东面有强光照射时,东面的光敏电阻返回的模拟信号值就小于100,这时伺服马达1就向东面转动,转动的角度为60度,再用一个循环来让伺服马达偏转,直到偏转到规定的60度。转动60度之后又返回到原来的起始位置,然后把其他各个方向按上述的方法完成。
  仿生向日葵机器人的科学性:1.驱动装置。我们使用的马达为可180度转动的伺服马达,可以接收由控制系统发出的电信号,从而使其在0~180度之间自由转动。2.控制系统。我们使用的控制系统为集中式RCU中央控制系统,这个系统的好处在于:32K大容量,可灵活运用;自由端口连接,可以同时接多达24个设备;备有8个模拟读数端口,能更加细致地采集各种信息;马达端口无限压供电,满足不同使用需求。3.光敏传感器与环境光检测所组成的检测装置。可以将光敏传感器所收集并转化成的电信号,与所处环境的光值进行比较,进而模仿向日葵的趋光性。
  责编/欧阳雪
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