Updated on September 1, 2017 1.超音波原理與應用 2.mBot 超音波感測應用-自動避障、自動跟隨、繞障礙物

1. 電子工程系應 用 電 子 組
電 腦 遊 戲 設 計 組
教學(5)
超音波感測應用
吳錫修
April 20, 2017

2. shapethefuture
 超音波 (ultrasound) 是指任何頻率超過人類耳朵可以聽到的最高閾
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 346m/s
 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.

3. shapethefuture
 距離 = 音速*發射超音波至接收到反射波之時間/2
超音波測距原理 2/2
3 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.

4. shapethefuture
 超音波倒車雷達
 超音波防盜
 超音波霧化器
 超音波洗淨器
 醫學超音波檢查
生活科技應用實例
4 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.

5. shapethefuture
 左邊為超音波的發射端 (標示T)，代表Transmitter (發射器)，用來
發射20KHz以上的超音波
 右邊則為超音波的接收端 (標示R)，代表Receiver (接收器)，接收反
射回來的超音波
 檢測範圍：3cm〜4m，最好30度角
mBot超音波模組
5 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.

6. 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.

7. 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
檢測超音波模組傳回值
7 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.

8. 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
mBot自動避障練習 1/3
8 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.
15cm

9. shapethefuture
 程式流程
mBot自動避障練習 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

10. shapethefuture
 參考程式
mBot自動避障練習 3/3
10 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.

11. 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：
1. 須調校跟隨反應時間及緩衝距離
mBot自動跟隨練習 1/3
11
10cm
Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.

12. shapethefuture
 程式流程
mBot自動跟隨練習 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

13. shapethefuture
 參考程式
 建立distance及follow變數
mBot自動跟隨練習 3/3
13 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.

14. 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，距離10cm自動向右繞道避開障
礙物繼續前進
 設計注意事項：
1. 須調校障礙物偵測距離及轉彎角度
2. 機體不可碰到障礙物
mBot繞過障礙物練習 1/3
14 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.

15. shapethefuture
 程式流程
mBot繞過障礙物練習 2/3
15 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

16. shapethefuture
 參考程式
 需調校等待時間
mBot繞過障礙物練習 3/3
16 Wu, ShyiShiou Dept. of E.E.