给机器人以平衡感的各种方法测量倾角的传感器

　　给机器人以平衡感的各种方法测量倾角的传感器 为机器人提供平衡感的普通方法之一是用一个倾角传感器或倾角开关。它可以测量机器人与地心之间的相对角度。如果机器人翻倒了，传感器或开关的角度就改变，这可被机器人中的电子仪器检测到，倾角传感器和开关有各种形式和包装，不过常见的如下： (1)装满水银的玻璃瓶就可构成一个简单的通／断开关。当倾角开关处于一个位置(比方说，水平)液态水银合金接触瓶内部的触点，开关闭合，当开关旋转为垂直时，水银不再接触触点，开关开断。水银倾角开关主要的缺点是水银本身为高毒金属。 (2)笼中球是一种全机械开关，其在弹子机和其它要求水平面变化很小的装置中很流行。开关是内置一个金属小球的方型或圆形容器，容器内有两个或更多的电触点。小球的重量使之接触电触点，这就形成了一个开关。容器可有多个开关，故可测量所有方向的倾角。 (3)电子气泡水平仪传感器就是在气泡水平仪增加上一些接口电路组成。水平仪只不过是装有水或其他液体的玻璃管(虽然不是装得满满的)。因其没有被完全装满，气泡位于管的顶部。当管子倾斜时，重力使气泡晃前晃后。光学传感器——例如红外线发光二极管和检测器——用来测量气泡的相对大小和位置。 (4)电解倾角传感器和水银开关相似，不过更复杂且昂贵得多。电解倾角传感器的玻璃瓶中装满特殊电解液，即少量可导电的液体。当开关倾斜时，容器中的电解液四处晃动，改变两个(或更多)金属触点间的导电性。 1．利用水银开关建立平衡系统 可以利用两个小水银开关为机器人建立一个简单实用的平衡系统。你想让水银开关在相当小的角度打开(或关闭)。也许是30—35度左右——刚好够给有翻倒危险的机器人发信号。一般只能在工业品商店才能买到符合这些规格的开关。 竖直安装开关，如果机器人水平放置，就会触发开关。你可直接把开关连接到微机或微型控制器的输入输出脚上。但是。因为水银开关的电子“噪音”相当大。可能需要在开关和输入输出线上装一个抗震颤电路。

　　2．利用笼中球开关建立一个平衡系统 四触点笼中球开关是常见的商品，且非常便宜。如果开关在任何方向上倾斜度超过大约25—30度。开关四触点中至少一个会闭合，从而表明机器人不稳定。需要与笼中球传感器一起使用抗震颤电路。 因为笼中球传感器有四个触点(和一个公有的中心触点)。可提供开关的独立输出或公共输出。利用独立输出，机器人上的微机或微型控制器可断定机器人向哪个方向上倾斜。如果闭合了两个触点。球就会同时跨立在两个触点上。但是，除非使用特制的接口线路。否则你需要专用微机或微型控制器上有四个输入／输出线路和开关触点——对应。 相反地，利用公共输出方法你可把所有输出线串接在一起。球接触任一触点开关都会关闭。这种方法只用一个输入／输出线。但是它剥夺了机器人确切感知哪一方向失去平衡的能力。这种想法的一种改进是用特殊大小的电阻形成分压器。当你把电阻接到可进行模拟输入(例如。模拟-数字变换器)的输入／输出线上时，你可通过输入端变化的电压很容易地判定开关的哪个触点闭合了。