機器人在CPG的控制下已經具備了下意識的活動能力,對路況有一定的適 應性,但是還只能盲目前進。為了讓它變得聰明起來,就要賦予它一定的意識,讓 意識去干預CPG, 產生有一定目的的隨意動作。
為了簡化問題,我們以常見的避障功能為例,讓機器人可以對前方出現的物體 做出規避。在圖2-11所示的電路里,我設置了4個斷點——J1 、J2 、J3和J4 。在前面 的試驗中,它們是連通的,這樣才能形成一個完整的CPG網絡。現在要在網絡中插 入一個由接觸式傳感器觸發的“神經阻斷”電路,如圖2-15所示。
材 料 :
>>74HC240,1 個
>> 47kΩ電阻 (R3、R4、R5、R6),4 個
>>10μF 電容 (C),2 個
>>1MΩ 電阻 (R1、R2 ),2 個
>>觸須傳感器(自制),2個
觸須傳感器在上一節制作機器螞蟻時已經介紹過。為了外觀漂亮,這次制作靜片使用的材料是端子芯和黃銅管,把一根有彈性的金屬絲套在銅管里做開關的動 片,碰到物體后,金屬絲和銅管內壁接觸,電路導通。這對自制觸須開關的細節如 圖2-16所示。為了降低制作難度,也可以用電阻引腳彎個圓圈做成靜片。
這個電路的原理很簡單,74HC240 構成了兩個為一組的電子開關。注意這次 74HC240 的使能端——1腳和19腳不直接接地,而是連接到了觸須傳感器和RC 網 絡。當機器人前方沒有物體時,幾個電子開關處于開路狀態, CPG 網絡中相當于插 入了4個固定電阻 (R3 、R4 、R5 和R6), 因為它們的阻值比較低,對神經網絡的 影響可以忽略不計。
當觸須碰到物體時,以左側觸須為例,74HC240 的19腳變成低電平,1Y1和 1Y2 激活,它們會使左前腿和左后腿構成的主-從神經元的相位發生變化,主從關 系顛倒,相當于左前腿變成左后腿,左后腿拖著左前腿動作,機器人這一側身體的 活動會減弱并發生反向,機器人將做出向右拐彎的動作。當然,實際情況并不這么 簡單,因為CPG 并沒有真正地斷開,只是插入了一個變量,Z先受到影響的是左側 身體,進而通過CPG 蔓延到機器人的整個肢體。
而當左、右兩個觸須同時碰到物體時,情況就變得更有趣了,機器人會發生 “經脈大逆轉”,頭變腳,腳變頭,倒退著行走。如果你覺得這樣的解釋不夠形 象,就想想金庸筆下西毒的下場吧!當然這個狀態只是暫時的, RC 網絡放電完畢 后 ,CPG會用幾組肌肉信號把它再次刷新到正常狀態。
注:文中給出的RC網絡數值不是固定的,只是經過實驗確定這個延時時長可 以讓機器人做出有效的規避動作。玩家可以根據實際情況自行調整。
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