技术资料:给机器人以平衡感的各种方法测量倾角

　　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。一般只能在专业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。