使用Arduino的避障機器人（智能車(chē)）

這里設計了一個(gè)關(guān)于避障機器人的簡(jiǎn)單項目。機器人學(xué)是一個(gè)有趣且快速發(fā)展的領(lǐng)域。作為工程的一個(gè)分支，機器人技術(shù)的應用隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步而不斷增加。

移動(dòng)機器人的概念正在快速發(fā)展，移動(dòng)機器人的數量和其復雜性隨著(zhù)不同的應用而增加。

有許多類(lèi)型的移動(dòng)機器人導航技術(shù)，如路徑規劃、自我定位和地圖解釋。避障機器人是一種自主移動(dòng)機器人，它可以避免與意外的障礙物發(fā)生碰撞。

在這個(gè)項目中，我們設計了一個(gè)避障機器人。它是一個(gè)基于Arduino的機器人，使用超聲波測距儀傳感器來(lái)避免碰撞。

電路圖

需要的硬件

Arduino Uno

超聲波測距儀傳感器 - HC - SR04  

電機驅動(dòng)IC - L293D

伺服電機 (Tower Pro SG90)  

齒輪馬達 x 2 

機器人底盤(pán)  

電源供應器 

電池連接器

電池座

部件描述

Arduino Uno

Arduino Uno是一個(gè)基于A(yíng)Tmega 328p微控制器的原型開(kāi)發(fā)板。它是一個(gè)開(kāi)源的電子原型開(kāi)發(fā)平臺，可用于各種傳感器和執行器。

Arduino Uno有14個(gè)數字I/O引腳，其中6個(gè)引腳被用于本項目中。

Arduino Uno板

HC - SR04

它是一個(gè)超聲波測距儀傳感器。它是一個(gè)基于非接觸的距離測量系統，可以測量2厘米到4米的距離。

超聲波傳感器

L293D

它是一個(gè)電機驅動(dòng)器，可以為兩個(gè)電機提供雙向驅動(dòng)電流。

伺服電機 

Tower Pro SG90是一個(gè)簡(jiǎn)單的伺服電機，可以在每個(gè)方向上旋轉90度（總共約180度）。 

使用Arduino的避障機器人的設計

Arduino是該機器人的主要處理單元。在14個(gè)可用的數字I/O引腳中，有7個(gè)引腳被用于本項目設計。

超聲波傳感器有4個(gè)引腳： Vcc、Trig、Echo和Gnd。Vcc和Gnd連接到Arduino的+5v和GND針腳。Trig（觸發(fā)器）分別與Arduino UNO的第9針和第8針相連。

伺服電機用于旋轉超聲波傳感器以?huà)呙枵系K物。它有三個(gè)引腳，即控制、VCC和GND。伺服控制引腳連接到Arduino的11號引腳，而VCC和GND則連接到+5V和GND。 

L293D是一個(gè)16針的集成電路。引腳1和9是啟用引腳。這些引腳連接到+5V。 引腳2和7是單片機對第一個(gè)電機的控制輸入。它們分別與Arduino的6和7號引腳相連。

同樣地，10號和15號引腳是微控制器對第二個(gè)電機的控制輸入。它們被連接到Arduino的5和4號引腳。L293D的4、5、12和13腳是接地引腳，與Gnd相連。

第一個(gè)電機（視為左輪的電機）連接在L293D的3和6號針腳上。第二個(gè)電機，作為右輪電機，連接到L293D的11和14針腳。

L293D的第16針是Vcc1。這是與+5V相連的。第8個(gè)引腳是Vcc2。這是電機的電源電壓。它可以連接到4.7V和36V之間的任何地方。在這個(gè)項目中，L293D的第8個(gè)引腳連接到+5V電源。

注意：電機驅動(dòng)器的電源，即第1針（使能1）、第8針（VCC2）、第9針（使能2）和第16針（VCC1）應該有單獨的電源供應。

電機驅動(dòng)板可以使用板上的5V電壓調節器。在本項目中也使用了一個(gè)類(lèi)似的電源。

如果上述避障機器人的電路圖不清楚，下面的圖片可能會(huì )有幫助。

使用Arduino電路2的避障機器人

工作

在進(jìn)行項目工作之前，重要的是要了解超聲波傳感器的工作原理。超聲波傳感器工作的基本原理如下：

使用一個(gè)外部觸發(fā)信號，超聲波傳感器的Trig引腳被設置為邏輯高電平，至少10μs。發(fā)送器模塊發(fā)出一個(gè)聲波脈沖。這包括8個(gè)40KHz的脈沖。

信號在撞擊到表面后返回，接收器檢測到這個(gè)信號。在發(fā)送信號和接收信號的過(guò)程中，回音針是高電平。這個(gè)時(shí)間可以通過(guò)適當的計算轉換為距離。

這個(gè)項目的目的是使用超聲波傳感器和Arduino實(shí)現一個(gè)避障機器人。所有的連接都是按照電路圖進(jìn)行的。本項目的工作原理解釋如下。

當機器人通電時(shí)，機器人的兩個(gè)馬達會(huì )正常運行，機器人會(huì )向前移動(dòng)。在此期間，超聲波傳感器不斷計算機器人與反射面之間的距離。

這些信息由Arduino處理。如果機器人與障礙物之間的距離小于15厘米，機器人就會(huì )停下來(lái)，用伺服電機和超聲波傳感器向左右方向掃描新的距離。如果左邊的距離大于右邊的距離，機器人將準備左轉。但首先，它要退后一點(diǎn)，然后激活左輪電機，使其反轉。

同樣地，如果右邊的距離比左邊的距離大，機器人就準備向右旋轉。 這個(gè)過(guò)程一直持續下去，機器人一直在移動(dòng)，不會(huì )撞到任何障礙物。

注意

由于該項目是基于A(yíng)rduino的，編程非常簡(jiǎn)單，可以很容易地修改。

不需要Arduino電機盾牌。

當使用9V電池時(shí)，至少需要2個(gè)這樣的電池為機器人供電。最好使用2個(gè)9V電池（一個(gè)用于A(yíng)rduino、超聲波傳感器、伺服電機，另一個(gè)用于L293D和電機）。

超聲波傳感器不應直接連接到電源上，因為它可能會(huì )影響正常的性能。

也可以使用一對紅外發(fā)射器-接收器來(lái)代替超聲波傳感器。

應用

避障機器人可用于幾乎所有的移動(dòng)機器人導航系統。

它們可以用于家庭工作，如自動(dòng)真空清潔。

它們也可以用于危險的環(huán)境中，在那里人類(lèi)的滲透可能是致命的。