『EV3 小品程式教學』EV3 角度感應器 - 神奇觸碰

今天的EV3小品程式教學要告訴大家角度感應器 Rotation Sensor 的應用。

角度感應器在EV3馬達內，可以利用作為馬達轉動角度的控制。在EV3軟體中還提供角度變化速率，我們不用辛苦撰寫程式計算每秒鐘角度感應器偵測角度的差異。

這個角度變化速率就是Current Power Level，英文名稱容易誤導大家，簡單的說就是：當我們指定EV3馬達的馬力值，EV3主機會自行調整電力輸出，讓馬達旋轉並且維持在一定的轉動速率，所以EV3主機會不斷地監測角度感應器數值，計算出馬達旋轉速率所相對應的馬力數值，這就是Current Power Level。

如果Current Power Level比設定的馬達馬力數值低，表示遇到阻礙，馬達轉動變慢；相反的如果太高，表示遇到助力，馬達旋轉變快。

我們可以利用這個Current Power Level的特性，偵測機器人是否撞到牆壁。過去有人稱之為隱形觸碰。

請看下面的等待命令方塊，Wait for Motor Rotation， 針對Current Power的比較。

先撰寫第一個程式PowerTest1，

首先如果設定馬力值40，讓C馬達轉動，馬力值設定為等待0.2秒，讓馬達維持在一定的轉速，接著等待C馬達的角度感應器，它的旋轉速率所換算的目前馬力設定值（Current Power Level）如果小於39，表示機器人遇到阻礙物，馬達轉動變慢。於是下令讓馬達停止，並且發出聲音。

程式如下圖：

接著是第二個程式 DisplayPower1，

 將Current Power Level 的數值，以及每隔一秒的角度差異（角度旋轉速度）同時顯示在EV3主機螢幕上。程式如下圖：

結果請看下圖：一般穩定狀態的對應馬力值為40，自行計算的角度速度為408。

用手阻擋馬達，Current Power Level隨即下降，自行計算角度速度似乎差不多，或許是顯示上的反應比較慢。

用手阻擋馬達旋轉後，馬達需要快速反應，加大馬力輸出，於是有時會出現超高數值。

另外一種使用的方法就是Change模式，等待的條件變成『當 Current Power Level 下降的數值大於3』，例如原本是40，如果下降到37，就符合條件。

綜合上面兩種Wait for Motor Rotation的用法，我們製作一台EV3三輪車，使用B+C馬達控制機器人。

任務A：程式 RunStop 1

動作跟PowerTest1很像，我們只偵測C馬達的角度感應器，效果不錯！

任務B：程式 RunStop 2

動作跟任務A相同，增加顯示C馬達角度感應器的Current Power Level數值。機器人不論輪胎空轉（無負載）或是放在地板運動（有負載），都能維持 Current Power Level在40。不用擔心負載的問題。

任務C：程式 RunStop 3

最後讓機器人遇到阻礙時，自動後退轉彎，連續行走。

請看示範測試影片：

有了 Current Power Level 功能，機器人馬達遇到障礙物，負載過大，或是運動機構的死點（Dead Point），都能偵測，加以做出相對適當的處理。不論是機器人撞到牆壁的情況，或是夾爪張開合起的狀態，都能保護馬達的運轉。真是方便好用的功能。

可惜在NXT主機上無法正常使用這個 Current Power Level 功能，必須自行撰寫程式讀取角度變化值再加以判斷。

最後想到一點，既然EV3主機控制馬達使用這種 Regular 方式穩定維持馬答的轉速，那麼在不同的電池電壓情況下（滿電高電壓與沒電低電壓），是否依然能保持最佳的穩定旋轉狀態呢？

如果上述的答案是肯定的，機器人馬達以時間秒數控制轉動，例如一秒鐘，在不同電壓下，會有相同的轉動角度嗎？（機器人前進同樣的距離嗎？）這點還需要再尋找答案。

歡迎討論。

延伸閱讀：

CH先生的文章：兩種EV3馬達「Power Level設定」與「輸出轉速」之間的關聯測試

Danny 書籍的Google連結：The LEGO MINDSTORMS EV3 Laboratory）