仿生向日葵机器人

刘仕昊 冯璨 费雪君

向日葵别名太阳花，因花序随太阳转动而得名。由于受到向日葵向光性的启发，我们研究发明了仿生向日葵机器人。我们设想，如果能让向日葵在室内也能发生向光性弯曲现象，使其随着光线的强弱而发生偏转，这会让室内多一道美景；如果太阳能热水器能随着太阳光的强弱而转动，吸收的太阳能将会给人们提供更多的能源。

此仿生向日葵机器人是由四个光敏电阻、两个伺服马达和一个RCU为主要部件组成。光敏电阻用来获取周围的光值，然后依靠线路传输给RCU并进行控制判断。完成判断后，利用充电电池提供动能，伺服马达提供动力，以马达的转动带动花杆和花朵转动，将RCU从光敏电阻所读取的最大值作为主方向，朝这个方向转动，便可模拟向日葵的向光性。

具体制作方法：我们把光敏电阻固定在花瓣东南西北四个方向上，把两个伺服马达成十字状固定，然后用杜邦线从花盆里的RCU连接到向日葵盘上面检测光值的光敏电阻，为避免线路干扰，我们用绝缘胶布进行缠绕杜绝干扰。杜邦线接RCU的A1—A8的GVXY四个数据端口，但返回的模拟数据显示有误，且光感反应不灵敏。经过反复研究发现，不能使用RCU的四个端口，而是三个，分别是GVY或者是GVX，将光敏电阻三个端口通过杜邦线分别连接到RCU的GND、VCC和VO端口。这样便能达到模拟向光性的目的。在研究的过程中，由于我们不了解光敏电阻的原理图，导致光敏电阻与RCU控制器连接顺序错误，造成瞬间电流过大，烧坏光敏电阻。经过反复试验，我们发现应该将RCU的G端接口和光敏电阻的AO端口连接，这样就可以正常使用了。

编程过程中，我们首先编写一个程序（用火焰传感器来检测光敏电阻返回的模拟数据），发现在没有光照射时光敏电阻返回的模拟信号为1700左右，当有光照射时，返回的模拟信号数据在70左右。总结得出光值越强，火焰传感器返回的模拟信号数据越小，并且大多信号小于100。于是，我们在主程序中，通过一个大的外循环来循环检测四个光敏电阻感光情况，当东面有强光照射时，东面的光敏电阻返回的模拟信号值就小于100，这时伺服马达1就向东面转动，转动的角度为60度，再用一个循环来让伺服马达偏转，直到偏转到规定的60度。转动60度之后又返回到原来的起始位置，然后把其他各个方向按上述的方法完成。

仿生向日葵机器人的科学性：1.驱动装置。我们使用的马达为可180度转动的伺服马达，可以接收由控制系统发出的电信号，从而使其在0～180度之间自由转动。2.控制系统。我们使用的控制系统为集中式RCU中央控制系统，这个系统的好处在于：32K大容量，可灵活运用；自由端口连接，可以同时接多达24个设备；备有8个模拟读数端口，能更加细致地采集各种信息；马达端口无限压供电，满足不同使用需求。3.光敏传感器与环境光检测所组成的检测装置。可以将光敏传感器所收集并转化成的电信号，与所处环境的光值进行比较，进而模仿向日葵的趋光性。

责编/欧阳雪