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智能巡線機器人的制作:digitalRead 、digitalWrite 、analogRead 、analogWrite、 pinMode 、delay

來源:機器人的天空      編輯:創澤      時間:2026/3/9      主題:其他   [加盟]

智能巡線機器人所需的元器件并不太復雜,只需要一個傳感器就能做出Z簡單的智 能巡線機器人了。那么它的原理是什么呢?還是讓我們用圖來說明吧!如圖7- 1所示, 在完成巡線任務的程序中,讓小機器人每次檢測到黑線的時候就立即向左轉,而每當檢測 到白色地板的時候就立即向右轉。這樣機器人就會按照“之”字形的折線巡線前進了。用 這種方法巡線有個好玩的英文名字,叫作zig-zag, 也可以稱為“之”字形巡線法。

不過要注意的是,采用這種方法巡線的機器人,它的初始位置擺放可是有學問的。我 們一定要保證在巡線開始時,機器人傳感器的位置在靠近黑線的左側或者正好在黑線上。 這樣做的原因是顯然的,假設同學們一開始就把機器人放到線右邊的地板上,由于編寫的 程序讓機器人碰到白色地板就立刻往右轉,因此它就只能原地打轉了。

端口命令

還記得我們已經學過的那些命令嗎? digitalRead 、digitalWrite 、analogRead 、analogWrite、 pinMode 、delay。它們構成了Arduino 中Z為重要、Z為常用的功能,

命  令


值 的 


適用端口

用 法 

 

digitalRead


HIGH/LOW


輸入的取值范圍是“高電平” (HIGH)或“低電平”(LOW)兩種  狀態


 

所有端口


數字輸入,用于讀取開關型的 數字傳感器狀態,比如微觸開 關傳感器等

 

digitalWrite

HIGH/LOW


輸出的取值范圍是“高電平” (HIGH)或“低電平”(LOW)兩種  狀態


 

所有端口


數字輸出,用于控制開關型的 驅動器,比如LED小燈、蜂鳴 器等

命  令

值的范圍

適用端口

用法說明

analogRead


0~1023。輸入模擬值的范圍是 0~1023的整數


A0~A5端口


模擬輸入,用于讀取模擬傳感 器的值,比如光感傳感器、地面 灰度檢測傳感器等

analogWrite


0~255輸出值的范圍是0~255 的整數


標有PWM功能 的端口


模擬輸出,用于控制小燈的明 暗、電機的轉速等

 

pinMode

 

INPUT/OUTPUT


 

所有端口


一般在setup中調用,將某個端


口設置為數字輸入(INPUT)功 能或者數字輸出(OUTPUT)


功能


delay

一個合理大小的整數


 

令主控板“休眠”一段時間









微觸開關傳感器-很簡單的傳感器,用程序就能很準確地檢測到它的開閉變化

微觸開關也只有“開”和“閉” 兩種不同的狀態,把它連接到主控制器,用程序就能很準確地檢測到它的開閉變化了,只要用 digitalRead 命令就可以很 方便地讀取微觸開關的值了,這個命令的用法

為機器人安上轉向燈:連接機器人,編寫程序,觀察現象

將機器人、擴展板和小燈模塊連接好,將右轉向燈連接D5 號口,左轉向燈連接D3號口;編寫程序,讓轉向燈亮滅的語句,左轉向燈熄滅,同時機器人向右轉彎

簡單機器人的主控制器與擴展板

機器人的主控制器可以用這些插針和各種傳感器或執行器共同工作,用灰色的RJ11 線連接各種傳感器 和執行器,而不用擔心線路連錯或連反,連接時如果聽到“咔嚓”就代表連接成功

機器人中最為流行的驅動方式-雙輪差速驅動

常見的一種機器人驅動方式—雙輪差速驅動,左輪和右輪以同樣的速率向前轉動,機器人向正前方前進;左輪和右輪 以同樣的速率向后轉動,轉彎半徑的大小取決于左右兩個輪子的轉動速度之差

機器龜的結構制作材料:底盤,執行器,傳感器,中型減速電機,萬向輪,標準舵機

機器龜有一個PWM驅動的活動 底盤,底盤上搭載了一個可旋轉的傳感器平臺,機器人頭部設置了一個距離傳感 器,底盤下裝有4個邊緣傳感器

機器人的避障功能原理:接觸式傳感器觸發的“神經阻斷”電路

制作靜片使用的材料是端子芯和黃銅管,把一根有彈性的金屬絲套在銅管里做開關的動 片,碰到物體后,金屬絲和銅管內壁接觸,電路導通,以用電阻引腳彎個圓圈做成靜片

4足機器人的制作材料:微型減速電機,車條,曲別針,熱縮管

電機的布局建議稍微靠后,給兩條前腿留出多 一點活動空間。因為前面制作的CPG 是主-從神經元結構,前腿帶著后腿走,前腿的動作幅度大于后腿。這樣的設計可以使機器人跨越路面上的一些小障礙

機器人CPG(中樞模式發生器)的制作材料:74HC240,電阻,洞洞板,20腳PDIP插座,鋰電池,LED

神經網絡中最關鍵的元件是電阻R3,R3的阻值過小,左、 右兩側機體就無法協調運轉,機器人就好像喝醉了一樣。實際R3的阻值可以選取 1~10MΩ

螞蟻機器人的制作材料:74HC240,光敏二極管,微型電機,電源端子,插頭尾簧,洞洞板

,74HC240,4個,光敏二極管,2個,0.22μF無極電容,6個,微型電機,2個,1MΩ電阻,6個,1.5MΩ電阻,2個,PC電源端子(母,拆芯),2位,小型壓線端子(拆芯),2位,3mm黃銅管(可選),1小段,RCA插頭尾簧,1個

3D光電跟蹤頭的制作材料:74HC240,二極管,電容電阻,鋰電池,開關端子

光電跟蹤頭的感光元件可以使用任何規格的光敏二極管或紅外線接收二極管;74HC240 在這里作為兩組神經元電路使用;74HC245 是小型BEAM 機器人常用的雙向電機驅動芯片

2D光電跟蹤頭的構造:兩個光敏二極管, 一 片數字邏輯集成電路,一個減速電機

電機為機器人制作中常用的N20 微型減速電機,標稱電壓為6V;感光元件串聯在電源兩端;芯片的第1/19腳為 使能端,實際使用中要接低電平;端子芯取自工業連接器里面的接線排座

尋光機器人電子部分的制作材料:三極管,光敏電阻或光敏二極管,紅外線接收管,鋰電池

機器人電子部分的主要元件使用的三極管是C1815, 可以替換成電流更大的8050,也可以使 用其他型號的小功率NPN 型三極管。鋰電池充電器用一個報廢的摩托羅拉手機充電器(標稱輸出 4.4V/1A)改造而成
 
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