能力风暴机器人常见问题参考答案

思考题

⏹红外测距卡的测量范围及原理。

答：红外测距卡可以精确地测量10cm～80cm范围内障碍物的距离。

红外测距卡，顾名思义就是用红外光进行物体距离的检测。它分为一个模拟口的转接卡和红外测距传感器两部分。通过测量发射和反射红外光之间的相位差来测量物体的距离。红外测距卡能够把相位差的变化转化为输出电压的变化，输出电压可以通过红外测距的信号线接到微控制器的A/D转换口上。

⏹多智能体通信的方式是什么？

答：多智能体通信主要有三种通信方式：直接通信，强信号通信，黑板通信。

（1）直接通信：是指信息发送方智能体直接将信息传送给接受方智能体，执行过程中没有缓冲。

（2）强信号通信：是指当一个智能体发送消息时，实际上是将信息向整个系统或环境发送，并且信息的强度随距离的增加而减少，这样靠近信号源的智能体对信息的反应最强。

（3）黑板通信：是通过存取一个公用数据区以达到交换信息的目的。

⏹简述机器人无线控制的实现过程。

答：计算机通过电平转换装置与一个无线收发模块相连，而机器人本身带有无线收发模块，机器人的无线收发模块与它自己的微处理器有信号线相连。这样计算机处理器和机器人微处理器之间就可以通过这两个无线收发模块实现通信，这种通信方式是双向的，计算机可通过程序指令控制机器人的行为，机器人也可以借助计算机处理复杂的信息。

⏹简述基于视频技术的野外探险机器人系统的硬件结构及实现过程

答：系统硬件结构：从总体上分为机器人和上位机（计算机）。其中机器人部分包括AS无线摄像机和微功率无线通讯模块，上位机部分包括视频采集卡和微功率无线通讯模块。

实现过程：机器人上的无线摄像机通过摄像获取各种现场环境参数，通过机器人和上位机上的两个微功率无线通讯模块实现数据和控制信号的传输，从而AS无线摄像机的接收模块的视频输出接到了视频采集卡的视频输入端，因而机器人能自主运动，也能通过上位机的人机交互式进行控制。

⏹机器人上程序不能正确下载的原因有哪些？

答：主要有以下原因：操作系统崩溃、机器人死机、操作系统不正常、下载过程中按下复位键、型号不匹配、下载端口接触不良、下载线或端口已坏。

⏹同步进程的处理原则是什么？如何利用同步进程的处理原则编写机器飞蛾程序？答：所有同步进程应该遵循以下四条原则：

（1）空闲让进：当一个临界资源处于空闲状态时，允许一个请求进入临界区的进程立即进入自己的临界区。

（2）忙则等待：当已有进程进入自己的临界区时，其它试图进入临界区的进程必须等待，以保证进程互斥地访问临界资源。

（3）有限等待：对要求访问临界资源的进程，应保证进程能在有限时间进入临界区，

以免陷入“饥饿”状态。

（4）让权等待：当进程不能进入自己的临界区时，应立即释放处理机，以免进程陷入忙等。

机器人飞蛾程序的四个进程控制机器飞蛾四种行为，即随机漫游觅食、寻光追逐、红外避障、碰撞逃离。为了避免进程间发生冲突，可以为四个进程设立四个优先级，上面四个进程的优先级从低到高排列。开始临界资源处于空闲状态则随机漫游觅食进程进入临界区，之后微处理器根据各种传感器采集到的信息来控制机器飞蛾的行为。机器飞蛾高优先级的进程正在进行时，低优先级的进程则忙等待；机器飞蛾的四个进程至少要有一个进程发生，不能长时间等待而陷入“饥饿”状态；当机器飞蛾的一个进程不作用时（如低优先级进程被高优先级进程取代）要释放系统资源，即让权等待。

⏹五种基本的传感器，三种基本的执行器，所对应的库函数有哪些，如何应用？

答：五种基本的传感器及其对应库函数及应用方法：

（1）碰撞传感器：int bumper() 碰撞传感器检测

（2）红外传感器：int ir_detector() 红外传感器检测

（3）光敏传感器：int photo() 光敏传感器检测

（4）话筒：int microphone() 声音传感器检测

（5）光电编码器：int encoder(int) 读取光电编码器器当前状态；

Int rotation(int index) 光电编码器脉冲累计读数三种基本的执行器及其对应库函数的使用方法：

（1）扬声器：void beep() , 使用它可产生一段0.3秒500赫兹的音频信号，发生结束后返回。

（2）LCD：

（3）直流电机：void stop()—关闭左右两个电机，停止运动；void motor(int m,int speed)—以功率级别speed启动电机m;

⏹构成机器人的三大要素是什么？请从这三大要素着手分析说明机器人的工作原理。

答：构成机器人的三大要素是传感器、微处理器、驱动器。

机器人的信息处理流程是模拟人对环境的反应过程感觉—大脑思考—作出反应，机器人的三大要素就是于此对应的结构。机器人通过各种传感器感知环境，并将感知的环境参数传给微处理器处理，处理器根据各种情况控制相应驱动器工作，从而实现机器人的各种功能。

⏹机器人的调速系统采用了哪些装置？它是如何进行调速的？

答：调速系统主要采用了直流电机、齿轮箱、减速器等装置。

直流电机上的电压大小影响它的转速和扭矩。当机器人的负载一定时（即扭矩一定），降低电压，对应的转速不同，机器人的电机输入电压可以利用软件通过脉宽调节（PWM）机制来改变。机器人正是通过改变电机电压的方式来改变电机的转速的，电机经过减速器将转动传给轮子。

⏹机器人中，如何利用红外传感器检测前方、左前方、右前方的障碍物的？即如何利

用红外传感器检测障碍物的方位的？

答：在机器人正中向前的方向安装红外接收模块，在机器人前面朝左右方向各安装一个红外发送模块构成红外测障系统。采用时分复用的方法来处理红外接收问题，即左、

右发射模块交替工作，只要使二者的交替速度非常快，就可以保证检测的正确性。当左前方有障碍物时接受模块接收到左发射模块的信号，当右前方有障碍物时接收模块接收到右发射模块的信号，当接收模块接收到两个发射模块的信号时说明正前方有障碍物。加上无障碍物这一情况接收模块就有四种接收状态，可用两位二进制表示出来。

⏹与红外传感器相比较，碰撞传感器检测方位的方法有何不同，为什么？

答：红外传感器检测方位是接受模块通过时分复用的方式来区分接收到的不同发射模块的信号，从而根据接受模块接收到的不同信号状态辨别障碍物方位。

而碰撞传感器借助接在电阻网络里的四个碰撞开关的闭合情况来判断那个方向发生了碰撞。

⏹试简述机器人如何感知外界光源，并如何将光源信息进行处理的过程。

答：机器人是通过光敏传感器感知外界光照强度的，光敏传感器是由两个光敏电阻组成，它的阻值受照射在它上面光线强度的影响，从而可以根据光敏电阻阻值变化来感知外界光源。

将光敏传感器的光敏电阻接入电阻分压电路，再从光敏电阻上引出电压值，通过模数转换器将这个电压值数值化后送入机器人微处理器，再由处理器根据数据分析感知的外界光源强弱。

⏹请根据图3.18麦克风的电路图，说明麦克风如何采集声音信息，并如何将采集到的

信息传递给微控制器的？

答：麦克风是能够识别声音声强大小的声音传感器，声波引起麦克风里面的金属薄膜震动，从而引起电参量的改变（如电容），进而把这种电参量变化转换为电流的变化，这就实现了声音信号的采集。

麦克风采集到的声音信号是比较微弱的，不方便后续处理，它通过LM386进行放大，放大倍数可以调节。经过高频滤波后将这种放大后的电压送给模数转换器转换为数字信号，这种数字信号就可以交给微处理器处理。

⏹光电编码器是一种传递位置信息的传感器，试述它的组成、工作原理及如何得到行

驶的距离。

答：组成：它由光电编码模块及码盘组成。

光电编码器测距原理：当红外光射在黑色辐条上时没有反射信号，射在白色辐条上时有反射信号，这样，当码盘随轮子旋转时，黑条和白条交替经过光电编码器，反馈的信号状态不同，就构成一个脉冲，通过读出经过左右光电编码器脉冲累计值，就可计算得到行走的距离和速度。通过它们可知道机器人行走的距离和转弯角度。