實驗機器人.「小強一號」製作過程（1）

wehrhryh

實驗機器人「小強一號」製作過程（1）http://www.mindroid.com/develop/2008-05-07/25.html
作者：Mindroid　發佈時間：2008-05-07 21:48:45　來源：Mindroid

小強一號製作過程



從對機器人感興趣開始，買了一堆書，也看了很多資料，決定先從最簡單的車輪機器人開始做。普通電腦雖然強大，但是不能直接採集外

界環境的物理數據，也不能直接控制電機。查找了下，雖然可以直接在電腦上接USB接口的數據採集器用於採集傳感器的數據，也可以使

用PCI的電機控制卡來驅動各種電機，不過成本有些高，暫時不考慮了。找了一圈，發現還是單片機方案廉價，順便可以學習下單片機控

制和作一些電路實驗。於是最終決定實驗方案採用單片機來做了。


零件

下面是採購的零件：


8位單片機Atmega168開發板。



電路麵包板和連線



用於驅動車輪的兩個減速電機。沒有找到合適的齒輪，自己也沒有加工設備，圖簡單，所以直接用集成減速齒輪的電機代替了。



距離傳感器，作為機器人的主要傳感器，用來探測障礙物的距離。使用的是常用的紅外距離傳感器作為機器人的眼睛。



舵機，用來控制機器人「眼睛」的方向。




一堆零件：



下一步就可以驗證簡單的功能了。待續。。。

[ 本帖最後由 uucww 於 2008-5-8 15:39 編輯 ]

wehrhryh

實驗機器人「小強一號」製作過程（2）http://www.mindroid.com/develop/2008-05-08/26.html
作者：Mindroid　發佈時間：2008-05-08 00:54:11　來源：Mindroid

實驗

接下來先搞清楚怎麼用單片機。
Hello world
先讓單片機跑起來再說。習慣了操作系統下編程，第一次用單片機還真有些不習慣，擔心遇到問題，不過比較順利。這個程序用來點亮

單片機上的一個LED。



代碼：

int ledPin = 13; // LED connected to digital pin 13

<!--[if !supportEmptyParas]--> <!--[endif]-->

void setup()

{

pinMode(ledPin, OUTPUT); // sets the digital pin as output

}

<!--[if !supportEmptyParas]--> <!--[endif]-->

void loop()

{

digitalWrite(ledPin, HIGH); // sets the LED on

delay(1000); // waits for a second

digitalWrite(ledPin, LOW); // sets the LED off

delay(1000); // waits for a second

}

<!--[if !supportEmptyParas]--> <!--[endif]-->

以間隔1000ms的時間把單片機的第13 個Pin腳循環輸出高低電平，從而達到點亮和熄滅LED功能。很簡單，就是驗證下單片機是否可用。
控制舵機



舵機就是遙控模型上用來控制的，其實就是一個帶閉環控制的電機，能轉動到指定的角度。



工作原理是：控制信號由接收機的通道進入信號調製芯片，獲得直流偏置電壓。它內部有一個基準電路，產生週期為20ms，寬度為1.5ms

的基準信號，將獲 得的直流偏置電壓與電位器的電壓比較，獲得電壓差輸出。



最後，電壓差的正負輸出到電機驅動芯片決定電機的正反轉。當電機轉速一定時，通過級聯減速齒輪帶動 電位器旋轉，使得電壓差為0，

電機停止轉動。
   

在程序中控制舵機的轉動角度，就是生成不同脈寬的PWM就行了。




上面的代碼簡單的生成一個PWM 驅動舵機旋轉，比較簡單。 代碼中用delay來實現延時，如果是同時控制多個舵機，用這樣的代碼是不行

的，需要自己計算時間。因為用delay整個單片機都「休息」了，無法執行任何代碼。在實際實現中，還需要不斷的讀取傳感器輸入和進

行其他處理。

紅外距離傳感器

傳感器介紹：

SHARP紅外距離傳感器，用於模型或機器人製作，可以用來測量距離。每個模塊贈送一根15cm長PH2.0的單頭排線.

<!--[if !supportEmptyParas]--> <!--[endif]-->

技術規格：

<!--[if !supportEmptyParas]--> <!--[endif]-->

探測距離：10-80cm

工作電壓：4-5.5V

標準電流消耗：33-50 mA

輸出量：模擬量輸出，輸出電壓和探測距離成比例



接好電源，把模擬信號輸出端接在單片機的模擬輸入Pin就行了。

測試代碼：

int potPin = 2;

int ledPin = 13;

int val = 0;

<!--[if !supportEmptyParas]--> <!--[endif]-->

void setup() {

pinMode(ledPin, OUTPUT);

}

<!--[if !supportEmptyParas]--> <!--[endif]-->

void loop() {

val = analogRead(potPin);

digitalWrite(ledPin, HIGH);

delay(val);

digitalWrite(ledPin, LOW);

delay(val);

}

<!--[if !supportEmptyParas]--> <!--[endif]-->

運行結果，led隨著傳感器距離的變化閃爍間隔也隨著變化。

控制電機

常用的直流電機使用L293D來控制，使用H293的電路如下：



不過在驗證是發現，對於小電機，直接用單片機的PWM端子來輸出不同電壓的來控制速度也是可行的，雖然不太精確，但是對於實現運動

特徵是足夠了。單片機無法輸出真正的線性模擬電壓，PWM是通過調整空占比間隔來模擬不同電壓值的。



測量了電機在空載和負載情況下電流都只有幾十毫安，所以先採取這種簡單的辦法驗證。



直接把電機接到單片機的Gnd和 PWM Pin 9接口，然後在程序中直接向 Pin 9輸出就可以讓電機運轉了。

int value = 0;  

int ledpin = 9;

<!--[if !supportEmptyParas]--> <!--[endif]-->

void setup()

{

// nothing for setup

}

<!--[if !supportEmptyParas]--> <!--[endif]-->

void loop()

{

for(value = 0 ; value <= 255; value+=5)

{

analogWrite(ledpin, value);

delay(30);

}

for(value = 255; value >=0; value-=5)

{

analogWrite(ledpin, value);

delay(30);

}

}

<!--[if !supportEmptyParas]--> <!--[endif]-->

上面的程序用不同的輸出值驅動電機，可以看到電機的旋轉效果。

<!--[if !supportEmptyParas]--> <!--[endif]-->

單片機和主要部件的驗證基本就完成了，下一步要開始程序設計了。

yyy

對岸的大大您好喔 ，好棒的作品喔，

       對嗎!像這樣多多交流交流，共創機器人之光，真是愛死您了 。真棒的作品，期待更精彩的開發喔。