让机器人巡线不脱线

谢宇翔

在平常的训练中，我发现用巡线完成相关任务时，机器人常常出现脱线的情况。

于是，我尝试对机器人巡线的方法进行优化。

一、机器人颜色传感器巡线

1.机器人巡线任务如图1所示，机器人如图2所示。

二、机器人巡线的工作原理

颜色传感器选择模式有三种，一种是反射光强度，第二种是颜色，第三种是环境光强度。这里我主要研究的是反射光强度。

1.工作原理。巡线就是沿着一条黑线走，其基本原理是通过检测反射光的强度，判断机器人与线的黑白交界处的位置，当检测到黑线时向右转，检测到白线时向左转。

2.EV3测光。机器人与电脑连接后，在编程窗口可以直接看到所测光的值（如图3）。

3.如果黑线所测光的值为D（35），白线所测光的值为E（55），最后程序中所用的判断值为F=（D+E）/2=（35+55）/2=45。

编程如图4所示。机器人启动，前进0.3圈，当3号颜色传感器检测到反射光强度小于45时，B马达以功率30向右旋转，C马达停止，机器人回到黑白交界处。当3号颜色传感器检测到反射光强度大于45时，C马达以功率30向左旋转，B马达停止，机器人回到黑白交界处，同时一直左右摇摆前进。通过不断改变B、C马达的功率，可确保机器人正常巡线。

三、问题分析

机器人颜色传感器巡线时，有时可以正常巡线，有时脱离黑线，除了不断改变B、C马达的功率以确保正常巡线外，还要考虑传感器的安装高度和环境光对传感器的影响。

前面所写的程序是一个死循环，可用马达的角度传感器或时间、计数、逻辑跳出该死循环。

四、问题解决

1.机器人巡线时，安装高度越高，外界自然光对它的影响越大。经过多次试验，我发现当颜色传感器的离地高度在5mm以内时，自然光对它的影响非常小。

2.機器人巡线时通过改变马达功率的大小可以解决脱线的问题，但也会影响机器人的运行时间，通过反复调试可以找到最佳的功率。

通过以上两种方法解决了机器人脱线的问题，但所编程序是一个死循环，如何控制机器人的巡线时间与长度？

五、优化与改进

1.利用马达的角度传感器（4 200度）跳出循环，程序如图5所示。完整程序如图6所示。

2.前面所写程序是传感器判断后机器人做出相应的反应，再接着判断，程序较长，我运用条件判断进一步简化程序。完整程序如图7所示。

当传感器检测光的值大于45时，机器人执行上面的程序，反之则执行下面的程序。用完整的程序测试，机器人都能正常巡线，并且能控制其运行时间与角度。（指导老师：谌跃飞）