你有不用的玩具嗎?讓我們加入一些聰明才智和愛(ài)好技能，使它令人興奮!靈感來(lái)自我的智能機(jī)器人汽車套件模型。

我們中的許多人家里都有一些玩具，我們不知道如何處理它。也許是因?yàn)槲覀儾恢廊绾问褂盟?，或者它的功能非常?jiǎn)單(就像我的情況一樣)，因此變得有點(diǎn)太無(wú)聊了。我想展開(kāi)函數(shù)。所以我們可以把一些聰明才智，一些我們最喜歡的愛(ài)好放在一起。因?yàn)槟憧赡軟](méi)有同樣的玩具車，這篇博客文章可以作為靈感。我也在給智能機(jī)器人汽車套件施加控制。下文將詳細(xì)介紹。

在這種情況下，所選擇的玩具是一輛玩具店的汽車，它只有后輪上的直流電機(jī)和兩個(gè)位置的前進(jìn)或倒車開(kāi)關(guān)。為了能夠駕駛，車頂上有一個(gè)輪子，手動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)。

我們將做的修改是安裝四個(gè)直流電機(jī)(每個(gè)車輪一個(gè))。我們將做一個(gè)新的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，它將由一個(gè)驅(qū)動(dòng)。我們將做的修改是安裝四個(gè)直流電機(jī)(每個(gè)車輪一個(gè))。我們將制造一種新的轉(zhuǎn)向裝置，通過(guò)向前或向后駕駛汽車，或向右或向左轉(zhuǎn)向來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車。

我們還將為AZ-Delivery的智能機(jī)器人汽車2WD使用相同的功能。由于這輛車沒(méi)有轉(zhuǎn)向裝置，轉(zhuǎn)換起來(lái)非常簡(jiǎn)單。我們只需要安裝側(cè)面的超聲波傳感器。

一旦我們選擇了我們想要改裝的汽車，我們準(zhǔn)備一杯咖啡或茶，并開(kāi)始計(jì)劃。我們需要知道的第一件事是每種情況需要哪些組件。

首先我們將開(kāi)發(fā)和解釋玩具車的改裝，然后我們將對(duì)智能機(jī)器人車做同樣的事情。

電路及所用元件說(shuō)明

根據(jù)組件計(jì)劃，我們將使用“4通道L293D電機(jī)驅(qū)動(dòng)器屏蔽”模塊來(lái)移動(dòng)四個(gè)直流電機(jī)。它簡(jiǎn)化了電機(jī)的編程，并消除了許多電纜。此外，我們只需要在草圖中的一個(gè)對(duì)象為每個(gè)電機(jī)，我們可以選擇電機(jī)速度和工作與前進(jìn)，逆轉(zhuǎn)和停止命令。由于這是一個(gè)屏蔽模塊，我們只需要將其連接到ATmega328微控制器，它們形成一個(gè)單元。

我們將使用兩個(gè)SG90微伺服電機(jī)，其中一個(gè)將驅(qū)動(dòng)車輛的轉(zhuǎn)向，另一個(gè)將執(zhí)行一個(gè)小的40度回轉(zhuǎn)與前超聲波傳感器。HC-SR04超聲波傳感器告訴我們與物體或障礙物的距離。我使用的4個(gè)直流電機(jī)是機(jī)器人汽車套件的常用電機(jī)。對(duì)于整個(gè)套件的電源，我使用了兩個(gè)帶1A的外部5V直流電池，但您可以使用任何提供最低5V直流電壓的電池組。

請(qǐng)密切關(guān)注不同模塊的最大功耗。

車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的改裝

我將簡(jiǎn)要說(shuō)明我是如何改變汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的。

這輛車的手動(dòng)系統(tǒng)在車頂上有一個(gè)輪子，用來(lái)移動(dòng)齒輪。這些齒輪帶動(dòng)到汽車前部的軸來(lái)移動(dòng)方向盤。從圖中可以看出，這個(gè)系統(tǒng)非常麻煩，而且還是人工操作的。

新的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由兩個(gè)軸操作，對(duì)應(yīng)于圖片中的綠點(diǎn)。這樣，當(dāng)伺服電機(jī)被驅(qū)動(dòng)時(shí)，整個(gè)裝配在這兩點(diǎn)上移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。在圖片的左側(cè)，您還可以看到伺服電機(jī)，我們將連接到前面的超聲波傳感器。

車輛的操作說(shuō)明和草圖

這三個(gè)超聲波傳感器是汽車的“眼睛”。微控制器向超聲波傳感器發(fā)送信號(hào)，使其連續(xù)發(fā)射脈沖。當(dāng)它們?cè)谖矬w上反彈時(shí)，傳感器接收信號(hào)并將其傳輸?shù)轿⒖刂破?。?jīng)過(guò)的時(shí)間除以2，因?yàn)樾盘?hào)必須來(lái)回傳遞。有了所用時(shí)間的信息和聲速的數(shù)據(jù)，就可以計(jì)算出到物體的距離。每個(gè)傳感器的信息存儲(chǔ)在變量中，并在帶有if-else條件的多回路中永久地與距離限制進(jìn)行比較。測(cè)量到物體的距離，物體可以在車的右邊、左邊和前面。如果距離更大，汽車?yán)^續(xù)行駛，如果其中一個(gè)距離更小，它比較左右兩邊的距離。如果右側(cè)更大，并且與物體的距離大于極限，則向右轉(zhuǎn)。如果右側(cè)之間的距離小于左側(cè)，則檢查到對(duì)象的左側(cè)距離是否大于極限值。如果是這樣，它將轉(zhuǎn)向左邊。如果這三個(gè)距離恰好小于我們?cè)O(shè)定的限制，汽車將停止并倒車2秒，然后再次開(kāi)始距離檢查過(guò)程。根據(jù)不同的情況，微控制器執(zhí)行一些動(dòng)作來(lái)激活電機(jī)屏蔽模塊的L293D芯片的h橋，使電機(jī)向一個(gè)方向或另一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。

讓我們從草圖的發(fā)展開(kāi)始。為了使用伺服電機(jī)、超聲波傳感器和電機(jī)控制板，我們需要在草圖開(kāi)始時(shí)包括它們的庫(kù)。我選擇了這些sr04庫(kù)，因?yàn)槲乙呀?jīng)使用它很長(zhǎng)時(shí)間了，從來(lái)沒(méi)有遇到過(guò)任何問(wèn)題。你必須下載并解壓縮它。在子文件夾中，您將找到ZIP文件HC-SR04.zip，您可以通過(guò)菜單Sketch-> integration library->Add.ZIP library安裝在Arduino IDE中。

添加庫(kù)之后，我們需要繼續(xù)執(zhí)行所有已安裝組件的實(shí)現(xiàn)和配置。我們將從超聲波傳感器的實(shí)現(xiàn)開(kāi)始。我們需要告訴微控制器我們將每個(gè)傳感器的引腳連接到哪個(gè)引腳。一個(gè)發(fā)送信號(hào)(ECHO)，一個(gè)在擊中目標(biāo)后接收信號(hào)(TRIG)。接下來(lái)，我們需要為每個(gè)傳感器創(chuàng)建一個(gè)帶有一些參數(shù)的名稱。這是通過(guò)實(shí)現(xiàn)SR04庫(kù)中的一個(gè)對(duì)象來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該對(duì)象包含傳感器的名稱，以及作為參數(shù)的發(fā)送和接收信號(hào)的引腳的名稱?，F(xiàn)在我們需要存儲(chǔ)距離數(shù)據(jù)，并為每個(gè)傳感器定義一個(gè)變量。

下面是兩臺(tái)伺服電機(jī)的實(shí)現(xiàn)。我們?yōu)槊總€(gè)伺服電機(jī)創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象。我們連接伺服電機(jī)信號(hào)的引腳將在稍后的草圖的setup()-方法中定義。

“4通道L293D電機(jī)驅(qū)動(dòng)器屏蔽”是我們需要配置和實(shí)現(xiàn)的最后一個(gè)組件，因此我們可以管理電機(jī)的控制。我們需要為電機(jī)控制的每個(gè)輸出通道創(chuàng)建一個(gè)庫(kù)對(duì)象。在我們的例子中是4個(gè)通道。作為參數(shù)，我們必須指定端口號(hào)和工作信號(hào)的頻率。根據(jù)微控制器的數(shù)據(jù)表，端口3和4僅以1KHz的頻率工作，因此我們將所有端口配置為此頻率。此外，在這個(gè)更新速度下，功耗更低，所以我們可以節(jié)省電池。

移除屏蔽上相應(yīng)的跳線是非常重要的，因?yàn)槲覀儗殡娐钒逄峁┩獠侩妷?，而不是?lái)自微控制器。

現(xiàn)在我們需要setup()-method。在其中，我們定義了連接伺服電機(jī)線路的引腳。這里我們使用數(shù)字引腳的PWM輸出。幸運(yùn)的是，由于我們使用的是屏蔽模塊及其庫(kù)，因此我們只需要指定0到255之間的一個(gè)數(shù)字，這分別是最小值和最大值。

setup()方法的前兩行非常簡(jiǎn)單：我們初始化串行監(jiān)視器并在其上輸出一條消息。

現(xiàn)在我們?cè)谶@里定義引腳，我們向兩個(gè)伺服電機(jī)發(fā)送信號(hào)。

現(xiàn)在我們配置電機(jī)的轉(zhuǎn)速以及微控制器初始化或復(fù)位時(shí)電機(jī)的初始狀態(tài)。轉(zhuǎn)速是用指令motor_name.setSpeed(120)設(shè)置為最大速度的一半，電機(jī)必須停止，后者是用指令motor_name.run(RELEASE)配置完成的。

在setup()-方法的末尾，我們調(diào)用兩個(gè)方法在汽車開(kāi)始移動(dòng)之前檢查伺服電機(jī)。我們將在后面解釋這些方法。

loop()方法非常短，因?yàn)椴僮饕淹獍o方法。這使得代碼更加清晰。這個(gè)loop()方法的唯一一行是調(diào)用執(zhí)行前超聲波傳感器的伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的方法。

該方法通過(guò)將伺服電機(jī)定位在三個(gè)角度(70,90和110度)來(lái)執(zhí)行平移。一旦定位到這些角度，就調(diào)用這三種方法來(lái)測(cè)量可能的物體或障礙物到右、左和前方的距離。在測(cè)量前方距離之后，調(diào)用object_distance_compare()方法來(lái)比較三個(gè)測(cè)量值，并針對(duì)車輛的方向執(zhí)行一個(gè)特定的操作。

我解釋了上面提到的方法。定位后的前三個(gè)測(cè)量汽車在行駛途中遇到的物體或障礙物的距離。超聲波傳感器測(cè)量到最近的物體或障礙物的距離，并將此距離存儲(chǔ)在我們?cè)陂_(kāi)始時(shí)定義的變量中。我們通過(guò)串行監(jiān)視器顯示距離數(shù)據(jù)。每個(gè)傳感器都有一個(gè)單獨(dú)的方法。

下面的方法將三個(gè)超聲波傳感器的測(cè)量值進(jìn)行比較。如果三個(gè)值都匹配，則調(diào)用car_advances()方法。另一方面，如果三個(gè)測(cè)量值中有一個(gè)較低，則執(zhí)行第二行，檢查現(xiàn)有對(duì)象在右側(cè)是否比在左側(cè)更遠(yuǎn)，以及它們是否也比30厘米更遠(yuǎn)。如果是，則調(diào)用turn_right()方法。如果向左的距離大于向右的距離，并且物體距離也大于30厘米，則調(diào)用turn_left()方法。如果要檢查的三個(gè)距離小于我們配置的距離，則最后一行調(diào)用方法go_back()。

使我們的汽車以直線前進(jìn)的方法將用于轉(zhuǎn)向的伺服電機(jī)定位為100度角，并使用指令motor_name.run(forward)激活它，以激活微控制器的引腳，使L293D電機(jī)屏蔽模塊為正確的電機(jī)提供正確的電壓，使車輪向前轉(zhuǎn)動(dòng)。提醒一下，只要超聲波傳感器測(cè)量到物體的距離大于或等于我們?cè)O(shè)置的距離，這個(gè)方法就會(huì)運(yùn)行。

如果超聲波傳感器對(duì)某一物體的測(cè)量結(jié)果小于指定的測(cè)量值，則將橫向傳感器的測(cè)量值進(jìn)行比較。如果右側(cè)的距離大于左側(cè)的距離，并且這個(gè)距離也大于我們指定的距離，則條件命令塊調(diào)用turn_right()方法，該方法會(huì)使伺服電機(jī)將汽車的方向定位為184度。然后馬達(dá)執(zhí)行一組指令向前移動(dòng)。這樣我們的車就可以右轉(zhuǎn)然后向前開(kāi)。

相反，如果向左的距離確定為20度，則執(zhí)行方法turn_left()，以便車輛在該方向上轉(zhuǎn)彎而不停車。

要調(diào)用的最后一個(gè)方法是go_back()，如果前面三個(gè)條件都不滿足，則執(zhí)行該方法。當(dāng)車輛進(jìn)入前方障礙物小于1米，側(cè)面障礙物小于20厘米的區(qū)域時(shí)，將執(zhí)行以下命令：將車輛定位成100度角，并命令停止發(fā)動(dòng)機(jī)。motor_name.run(RELEASE)，暫停500毫秒，然后使用命令motor_name.run(BACKWARD)停止2秒，這與方法delay(2000)的最后一行相同，對(duì)應(yīng)于時(shí)間設(shè)置。

最后兩個(gè)方法接收setup()方法的調(diào)用，因此它們只執(zhí)行一次以檢查伺服電機(jī)是否正常工作。第一個(gè)檢查前超聲波傳感器的伺服電機(jī)。定位度與servo_ultrasonic_scan()方法相同，但我們?cè)谖恢弥g編程了500毫秒的延遲。

草圖的下一個(gè)也是最后一個(gè)方法檢查驅(qū)動(dòng)車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。伺服電機(jī)放置在轉(zhuǎn)向的工作角度，檢查其是否正常工作。這個(gè)伺服電機(jī)在這輛車的中心位置是100度，車右轉(zhuǎn)彎的位置必須是184度，車左轉(zhuǎn)彎的位置必須是20度。兩個(gè)位置之間的暫停時(shí)間為1秒。

AZ-Delivery智能機(jī)器人汽車改裝

智能機(jī)器人汽車的改裝有點(diǎn)不同。我們不需要“4通道L293D電機(jī)驅(qū)動(dòng)器屏蔽”模塊，因?yàn)樗挥袃蓚€(gè)電機(jī)。在這種情況下，我們使用“L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)板”模塊，該模塊還包含一個(gè)h橋，提供驅(qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)所需的功率。因?yàn)槲覀儧](méi)有轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，改變方向是通過(guò)改變馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)方向來(lái)實(shí)現(xiàn)的?！癡5擴(kuò)展板屏蔽”模塊用于連接所有組件。

障礙物檢測(cè)的過(guò)程和需要采取的行動(dòng)與前面解釋的類似。超聲波傳感器以類似的方式測(cè)量距離，即如果前方和側(cè)面障礙物比設(shè)定的距離更遠(yuǎn)，汽車就向前行駛。當(dāng)其中一個(gè)傳感器檢測(cè)到障礙物的距離小于設(shè)定的距離時(shí)，將比較與旁邊物體的距離，并轉(zhuǎn)向與障礙物距離更大的方向。如果三個(gè)傳感器檢測(cè)到到障礙物的距離小于設(shè)定的距離，汽車就會(huì)向后移動(dòng)。

這兩款車的區(qū)別在于馬達(dá)的工作方式和編程方式。在這種情況下，使用“L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)板”模塊，我們沒(méi)有FORWARD， REVERSE和RELEASE命令。為了使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，我們必須首先使其啟動(dòng)，并在電機(jī)上的兩個(gè)觸點(diǎn)之一上施加電壓。根據(jù)用哪個(gè)觸點(diǎn)供電，它會(huì)朝一個(gè)方向或另一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。在“L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)板”模塊中，EN A引腳激活一臺(tái)電機(jī)的IN1和IN2線，EN B引腳激活另一臺(tái)電機(jī)的IN3和IN4線，因此電機(jī)的編程如下：激活電機(jī)通過(guò)將EN引腳設(shè)置為HIGH并轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的電機(jī)，必須將電機(jī)的兩個(gè)In連接中的一個(gè)設(shè)置為HIGH，另一個(gè)設(shè)置為L(zhǎng)OW。如果改變兩個(gè)連接的狀態(tài)，電機(jī)將向相反方向旋轉(zhuǎn)。從這個(gè)意義上講，我們將使用AZ-Delivery Modify智能機(jī)器人汽車。

為了在兩側(cè)安裝傳感器和伺服器，需要進(jìn)行一些修補(bǔ)。

草圖描述

和往常一樣，要做的第一件事是添加必要的庫(kù)。在這種情況下，我們只需要超聲波傳感器和伺服電機(jī)的傳感器。

在下面幾行中，我們聲明了6個(gè)常量來(lái)命名用于控制電機(jī)的微控制器的引腳。

接下來(lái)，要實(shí)現(xiàn)超聲波傳感器和前超聲波模塊的伺服電機(jī)。連接引腳和傳感器的名稱與之前車輛的改裝相同。伺服電機(jī)的名稱也相同。

在setup()方法中，唯一的區(qū)別是缺少轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)和我們配置電機(jī)的方式。我們必須將“L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)板”模塊所連接的微控制器的引腳配置為OUTPUT。我們將改變他們的狀態(tài)之間的高和低，使電機(jī)和提供電壓到他們的接觸取決于所需的旋轉(zhuǎn)方向。連接伺服電機(jī)信號(hào)和調(diào)用servo_ultrasonic_front_check()方法是相同的。

方法loop(), servo_ultrasonic_scan(), right_distance_object(), left_distance_object(), front_distance_object(), object_distance_compare()和servo_ultrasonic_front_check()與前一章完全相同，并且執(zhí)行與上面解釋的相同的功能。

方法car_advances()、turn_right()、turn_left()和go_back()負(fù)責(zé)給兩個(gè)電機(jī)端子供電，使智能機(jī)器人小車向前、向右或向左或向后移動(dòng)。我將解釋的第一個(gè)方法是car_advances()。注釋的第一行通過(guò)串行監(jiān)視器顯示我們的汽車正在向前移動(dòng)。在下一行中，我們將正確的電機(jī)使能引腳設(shè)置為HIGH。接下來(lái)的兩條線是兩個(gè)電機(jī)觸點(diǎn)。我們將一個(gè)引腳設(shè)置為HIGH-level(供電電壓)，另一個(gè)引腳設(shè)置為L(zhǎng)OW-level，電機(jī)將向前旋轉(zhuǎn)(如果電機(jī)向相反方向旋轉(zhuǎn)，我們只需要改變“L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)板”模塊中的電機(jī)連接)。該方法的最后3行與上面描述的完全相同，也適用于其他電機(jī)。

turn_right()方法導(dǎo)致汽車向右轉(zhuǎn)彎。我們可以觀察到，右電機(jī)的引腳狀態(tài)是相反的。這導(dǎo)致電機(jī)向相反方向旋轉(zhuǎn)。因此，如果左電機(jī)向前轉(zhuǎn)，右電機(jī)向后轉(zhuǎn)，我們的智能機(jī)器人汽車將圍繞其想象的中心軸迅速向右轉(zhuǎn)。

在以下兩種方法中，只有電機(jī)引腳的狀態(tài)被交換以使它們向一個(gè)方向或另一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)這種方式，智能機(jī)器人汽車可以向左或向后移動(dòng)。

如果我們不希望旋轉(zhuǎn)如此突然，當(dāng)我們調(diào)用激活電機(jī)時(shí)，我們必須使用digitalWrite(enable_name_motor, state)，我們必須將參數(shù)狀態(tài)設(shè)置為L(zhǎng)OW設(shè)置。這將允許我們禁用電機(jī)，無(wú)論電機(jī)觸點(diǎn)的狀態(tài)如何，它都不會(huì)向任何方向旋轉(zhuǎn)，并且會(huì)在另一個(gè)電機(jī)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)停止，因此旋轉(zhuǎn)將在停止的輪子上。

正如你所看到的，智能機(jī)器人汽車非常多功能。我們可以給它改裝，裝上兩個(gè)超聲波傳感器，讓它有點(diǎn)自主。例如，它也可以被改裝成智能機(jī)器人汽車的追隨者。

本文編譯自hackster.io