劉仕昊 馮璨 費雪君

向日葵別名太陽花，因花序隨太陽轉(zhuǎn)動而得名。由于受到向日葵向光性的啟發(fā)，我們研究發(fā)明了仿生向日葵機(jī)器人。我們設(shè)想，如果能讓向日葵在室內(nèi)也能發(fā)生向光性彎曲現(xiàn)象，使其隨著光線的強(qiáng)弱而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這會讓室內(nèi)多一道美景；如果太陽能熱水器能隨著太陽光的強(qiáng)弱而轉(zhuǎn)動，吸收的太陽能將會給人們提供更多的能源。

此仿生向日葵機(jī)器人是由四個光敏電阻、兩個伺服馬達(dá)和一個RCU為主要部件組成。光敏電阻用來獲取周圍的光值，然后依靠線路傳輸給RCU并進(jìn)行控制判斷。完成判斷后，利用充電電池提供動能，伺服馬達(dá)提供動力，以馬達(dá)的轉(zhuǎn)動帶動花桿和花朵轉(zhuǎn)動，將RCU從光敏電阻所讀取的最大值作為主方向，朝這個方向轉(zhuǎn)動，便可模擬向日葵的向光性。

具體制作方法：我們把光敏電阻固定在花瓣東南西北四個方向上，把兩個伺服馬達(dá)成十字狀固定，然后用杜邦線從花盆里的RCU連接到向日葵盤上面檢測光值的光敏電阻，為避免線路干擾，我們用絕緣膠布進(jìn)行纏繞杜絕干擾。杜邦線接RCU的A1—A8的GVXY四個數(shù)據(jù)端口，但返回的模擬數(shù)據(jù)顯示有誤，且光感反應(yīng)不靈敏。經(jīng)過反復(fù)研究發(fā)現(xiàn)，不能使用RCU的四個端口，而是三個，分別是GVY或者是GVX，將光敏電阻三個端口通過杜邦線分別連接到RCU的GND、VCC和VO端口。這樣便能達(dá)到模擬向光性的目的。在研究的過程中，由于我們不了解光敏電阻的原理圖，導(dǎo)致光敏電阻與RCU控制器連接順序錯誤，造成瞬間電流過大，燒壞光敏電阻。經(jīng)過反復(fù)試驗，我們發(fā)現(xiàn)應(yīng)該將RCU的G端接口和光敏電阻的AO端口連接，這樣就可以正常使用了。

編程過程中，我們首先編寫一個程序（用火焰?zhèn)鞲衅鱽頇z測光敏電阻返回的模擬數(shù)據(jù)），發(fā)現(xiàn)在沒有光照射時光敏電阻返回的模擬信號為1700左右，當(dāng)有光照射時，返回的模擬信號數(shù)據(jù)在70左右?？偨Y(jié)得出光值越強(qiáng)，火焰?zhèn)鞲衅鞣祷氐哪M信號數(shù)據(jù)越小，并且大多信號小于100。于是，我們在主程序中，通過一個大的外循環(huán)來循環(huán)檢測四個光敏電阻感光情況，當(dāng)東面有強(qiáng)光照射時，東面的光敏電阻返回的模擬信號值就小于100，這時伺服馬達(dá)1就向東面轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的角度為60度，再用一個循環(huán)來讓伺服馬達(dá)偏轉(zhuǎn)，直到偏轉(zhuǎn)到規(guī)定的60度。轉(zhuǎn)動60度之后又返回到原來的起始位置，然后把其他各個方向按上述的方法完成。

仿生向日葵機(jī)器人的科學(xué)性：1.驅(qū)動裝置。我們使用的馬達(dá)為可180度轉(zhuǎn)動的伺服馬達(dá)，可以接收由控制系統(tǒng)發(fā)出的電信號，從而使其在0～180度之間自由轉(zhuǎn)動。2.控制系統(tǒng)。我們使用的控制系統(tǒng)為集中式RCU中央控制系統(tǒng)，這個系統(tǒng)的好處在于：32K大容量，可靈活運用；自由端口連接，可以同時接多達(dá)24個設(shè)備；備有8個模擬讀數(shù)端口，能更加細(xì)致地采集各種信息；馬達(dá)端口無限壓供電，滿足不同使用需求。3.光敏傳感器與環(huán)境光檢測所組成的檢測裝置。可以將光敏傳感器所收集并轉(zhuǎn)化成的電信號，與所處環(huán)境的光值進(jìn)行比較，進(jìn)而模仿向日葵的趨光性。

責(zé)編/歐陽雪