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電子工程系車用電子與資訊組
教學(5)
超音波感測應用
吳錫修
February 12, 2018
超音波測距原理、mBot超音波控制指令、超音波控
制應用
shapethefuture
 超音波 (ultrasound) 是指頻率超過人類耳朵可以聽到的臨界值
20KHz之聲波或振動
 音速 = 331.31 1
.
 在⼀⼤氣壓、25°C時音波在空氣中之波速約為 346 M/s
 鯨豚或蝙蝠利用生物聲納 (biosonar) 回音定位 (echolocation) 來捕
捉獵物或躲避障礙物
超音波測距原理 1/2
2 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
Emitted Wave of Bat
Reflected Wave of Prey
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 距離 =發射超音波至接收到反射波之時間*音速/2
 Distance(cm) = duration*0.0346(cm/us)/2
超音波測距原理 2/2
3 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
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 超音波倒車雷達
 超音波霧化器
 超音波洗淨器
 醫學超音波檢查
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4 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
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 標示T左的⼀端為超音波發射器 (Transmitter),用來發射42KHz以
上的超音波
 標示R的⼀端則為超音波接收器 (Receiver),接收反射回來的超音波
 檢測範圍:3cm〜400cm
 最佳度角:30
mBot超音波模組
5 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
發射器 接收器
shapethefuture
 超音波模組預設是接到mCore連接埠3
 控制指令
 讀取超音波感應器偵測距離值 (到小數點第3位),回傳值單位cm
 搭配運算指令及控制指令使用
mBot超音波模組指令
6 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
連接埠3
shapethefuture
1. 連接mBot與PC
2. mBlock選單命令連接>更新韌體
3. 編輯程式區塊
4. 測試
 手掌在超音波模組前方移動,觀察數值變化情形
Lab 檢測超音波模組傳回值
7 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
shapethefuture
 功能要求
 按下按鈕後,mBot開始前進
 mBot超音波偵測到前方15公分有障礙物時,後退0.5秒再隨機左轉或右
轉前進,自動避開障礙物
Lab mBot自動避障應用練習 1/3
8 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
15cm
shapethefuture
 程式流程
Lab mBot自動避障應用練習 2/3
9 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
開始
隨機轉彎
前進
後退0.5秒
按下按鈕
是
否
重覆執⾏
超音波<15
是
否
shapethefuture
 參考程式
Lab mBot自動避障應用練習 3/3
10 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
shapethefuture
 功能要求
 當手靠近mBot 20公分內,mBot進入跟隨模式
 mBot自動前進或後退與手保持約10公分距離
 設計注意事項
 須調校跟隨反應時間及緩衝距離
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11 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
10cm
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 程式流程
Lab mBot自動跟隨控制練習 2/3
12 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
開始
持續0.1秒
後退
進入跟隨範圍
是
否
重覆執⾏
超音波<10
是
否
前進 停止
超音波>11
是
否
shapethefuture
 參考程式
 建立distance及follow變數
Lab mBot自動跟隨控制練習 3/3
13 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
shapethefuture
 功能要求
 按下按鈕後,mBot開始前進
 當mBot超音波偵測到前方有障礙物時,在距離障礙物10cm處迴轉180
度後繼續前進
 設計注意事項
1. 須調校等待時間讓mBot迴轉180度
Lab mBot自動迴轉巡邏車 1/3
14 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
10cm
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 程式流程
Lab mBot自動迴轉巡邏車 2/3
15 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
開始
前進
回轉180度
按下按鈕
是
否
重覆執⾏
超音波<10
是
否
shapethefuture
 參考程式
 需調校u-turn副程式之等待時間
Lab mBot自動迴轉巡邏車 3/3
16 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
shapethefuture
 功能要求
 按下按鈕後,mBot開始前進
 當mBot超音波偵測到前方有障礙物時,在距離障礙物10cm處自動向右
繞道避開障礙物繼續前進
 設計注意事項:
 須調校障礙物偵測距離、轉彎角度及繞道遠近,以免mBot繞道時機體碰到障
礙物
Lab mBot繞過障礙物控制練習 1/3
17 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
shapethefuture
 程式流程
Lab mBot繞過障礙物控制練習 2/3
18 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
開始
前進
向右繞道
按下按鈕
是
否
重覆執⾏
超音波<10
是
否
shapethefuture
 參考程式
 須調校route副程式之等待時間以控制mBot繞道路徑
Lab mBot繞過障礙物控制練習 3/3
19 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
shapethefuture
 超音波測距原理
 mBot超音波控制指令
 mBot超音波應用設計
復習
20 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
發射器 接收器

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