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Arduino开发板DIY智能小车

想成为一个机器人达人,入门之物都少不了一辆智能小车。而面对动辄一套上千的商品级智能车,用Arduino开发板DIY一辆小车无疑是更加实用和经济的选择。爱DIY,爱机器人,就一起来动手证明你自己吧。

DIYer: ifeller
制作时间: 2天
制作难度: ★★★★☆
GEEK指数: ★★★★☆

想必每位有志于在机器人领域发展,为人类未来创造更加美好生活的有志之士(废话也是必不可少的)入门必不可少接触的一个练手之物便是智能小车,但是,一套现成的智能小车全套下来要上千大洋,所以我觉得我自己可以动手DIY一台这样神车出来,一来满足一下我练手的需要,二来将本人用万能板制作Arduino扩展板的经验介绍给大家。爱DIY,爱机器人,就一起来动手证明一下你自己吧。不当之处望大家指正。

双向电梯

1   材料和工具

2   结构制作部分

3   电路制作部分

4   程序部分

1   材料和工具

工具如图

材料:

360度连续旋转舵机两个

铝合金型材若干

万向轮*1

arduino核心板*1

ST188光电传感器*2

LM339N($0.0950)电压比较器*1

103电位器*4

IN4007二极管*1

发光二极管*5

L7805CV($0.1250)*3

47uf电解电容6

107钽电容*1

1K电阻*5

10K电阻*4

微动开关*2

11.1V锂电池*1(航模用,不用担心功率不足)

各种杜邦线、插头若干(用起来方便到爆)

部分零件图

2   结构制作部分

加工好的全部的铝合金组件(全部手工)

机械结构组装好后就基本成型了,黑色的是绝缘电工胶带,便于安放各种电路板。

这个轮子是在街上买的万向轮然后把轮子单独拆了下来,轮子厚20mm,直径50mm。

轮子通过舵机的摆臂固定上,这样很方便的连接舵机。

万向轮装上去,万向轮高35mm,后面俩轮子装到舵机上底板正好离地35mm,万向轮装上去正好合适,很幸运。

顺便说下,上图中前面那个杆是用来安装光电传感器的,由于没法直接打上孔往上装,必须解决跟万向轮凸起的那个冲突,我就画上一个弧线然后用锉磨了出来,磨出来还很满意。

这个构件是装中间两个光电传感器的(这两个光电传感器视功能可选)

3   电路制作部分

这我从网上买的光电传感器及其基于LM339N的电压比较器。

但是用买来的光电传感器各种测试不理想,而且还得用导线跟Arduino连接,所以我就有了自己DIY的念头。我专门花一周时间学习了Altium designer 9,所以参考别人的光电传感器电压比较强模块我画了原理图也大致用PCB规划了一下走线,然后用万能板焊接,这个过程之后还是相当有成就感的。

光电传感器模块

Header2方便接跳线帽,可以选择是加电就返回信号,还是对发光二极管控制才返回信号,我用的加电就返回信号。

模块的走线规划。

光电传感器由发射二极管和接收管组成,A、K是红外发射二极管的正负极,C、E是接收管的正负极。

只要A极接高电平、K极接低电平,红外发射管就能发出红外线。可以在传感器加上外围电路来检测接收管的信号,进而确定是否接受到反射回来的红外线,如上图图右下方的器件工作示意图。

所谓电压比较的原理就是给任一输入端一个参考电压(通过转动电位器来改变参考电压的值),我的原理图中给IN-输入参考电压,当IN+的电压高于IN-时,OUT为低电平,反之亦然,IN+仅需与IN-相差mV就能在OUT端得到比较结果。

在做Arduino扩展板的时候一定要对各端口的使用有个大致的规划,其实我觉得Arduino核心板的设计是不太理想的。

大家都知道,万能板相邻两孔的间距是标准的100mil也就是2.54mm,图中b= 5.08mm,图中2.54<a<5.08,这就很尴尬,导致我之前焊的万能板如果要同时用0-7和8-13口的时候,板子需要很费劲的插上去,并且插上去万能板就弯曲了。

所以我为了避免那样的情况再次发生,我板子里的端口只用了0-7和A0-A5(A口也可以做数字输入输出,端口为14-19),还有VIN-RESET。

电压比较器原理图

注:扩展板上加一个复位开关是非常方便调试的。

用万能板焊好的电路,这个电路焊完非常有成就感,对于万能板来说应该密度还挺高的。

考虑到给舵机供电的原因,我决定给每个舵机独立用7805供电,还好L7805CV的电流最大有1A,完全能满足舵机的需求,这个板我称作基础动力电源扩展板,预留了超声波接口和一个多余的舵机口,所以这个板用来实现超声波壁障也是没问题的。

都焊过前面那个板子了,焊这个板子当然是小菜一碟了。

插上调试,我的两个用万能板焊的板子没有任何问题,在佩服自己的同时也再次自信一下吧!

将电路装到小车上,开始调试……

4   程序部分

(时间仓促,未精调,只是实现功能)供大家参考:

先定义各接口

 

int lled = 7;
int rled = 4;
int lmotor = 19;
int rmotor = 18;
int rdate = 0;
int ldate = 0;
int ledpin = 14;
int l = 0;
int r = 0;
int a = 0;
int b = 0;
int c = 0;
int e = 0;
void setup()
{
 pinMode(lled,INPUT);
 pinMode(rled,INPUT);
 pinMode(lmotor,OUTPUT);
 pinMode(rmotor,OUTPUT);
 pinMode(ledpin,OUTPUT);
}
void run()
{
   for(int i = 0;i < a;i ++)
   {
     digitalWrite(lmotor,HIGH);
     delayMicroseconds(ldate);
     digitalWrite(lmotor,LOW);
     digitalWrite(rmotor,HIGH);
     delayMicroseconds(rdate);
     digitalWrite(rmotor,LOW);
     delay(18);
   }
}
void loop()
{
 l = digitalRead(lled);
 r = digitalRead(rled);
 if ((l == HIGH) || (r == HIGH))
   digitalWrite(ledpin,HIGH);
 else
   digitalWrite(ledpin,LOW);
 if((l == HIGH)&&(r == HIGH))
 {
   while((l == HIGH)&&(r == HIGH))
     {
       l = digitalRead(lled);
       r = digitalRead(rled);
     }
 }
 else if(l == HIGH) //左边儿检测到黑线,左转
 {
   ldate = 1480;
   rdate = 1630;
   a = 10;

 }
 else if(r == HIGH) //右边儿检测到黑线,右转
 {
     ldate = 1350;
     rdate = 1500;
     a = 10;

 }
 else
 {
   ldate = 1300;
   rdate = 1730;
   a = 1;
 }

   run();
}

 

上图若干:

这个小车不算完,因为有太多的功能可供大家玩,比如我就装上了超声波和红外传感器,是不是挺萌的!

与其叫这个东西小车,不如说它是每个机器人爱好者入门的神车吧!

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