步驟1：你需要什么？

零件：

為了構(gòu)建這個(gè)機(jī)器人，你需要在Ebay上購(gòu)買(mǎi)一些物品。你可以自己制造一些傳感器，但你必須看到它值得你的時(shí)間 - 沒(méi)有必要重新發(fā)明輪子。所以這里是清單：

HMC5883L數(shù)字羅盤(pán)Ebay（1）;

Arduino Uno或兼容的Ebay（2）;

2WD汽車(chē)底盤(pán)Ebay（3）;

HC-06藍(lán)牙模塊（可選）Ebay（4）;

2個(gè)雙H橋（將需要其中兩個(gè)）Ebay（5）;

Arduino Uno Ebay原型盾（6） ）;

5V Ebay（7）以上的可充電電池;

I2C LCD顯示器1602（可選）Ebay（8） ;

3超聲波傳感器HC-SR04（至少）Ebay（9）;

超聲波傳感器固定支架或類(lèi)似物（可選）Ebay（10）;

兩片丙烯酸到機(jī)器人的制作層;

額外的12V電機(jī)Ebay（11）;

一堆黃銅支座墊片Ebay（12）;

Carpet Sweeper Ebay（ 13）;

如果您希望車(chē)輪上的光耦合器作為編碼器工作，我建議：

Optocoupler Ebay（14）;

而且，如果你想要一個(gè)photoelec用于檢測(cè)墻壁的三位一體傳感器：

紅外傳感器Ebay（15）;

步驟2：焊接Eletronics

您需要什么知道：

在開(kāi)始焊接之前，您需要觀察上圖。您可以使用3到6個(gè)超聲波傳感器。如果使用3，則必須將一個(gè)放在機(jī)器人前面，另外兩個(gè)放置120度。前面的那個(gè)將在物體靠近時(shí)檢測(cè)到物體，另外兩個(gè)物體將指向機(jī)器人的后部。他們兩個(gè)都會(huì)找到距離較近的物體（后面）的距離，所以“ SweeperBot ”可以決定，如果在找到一堵墻之后，它會(huì)更多回到它的右側(cè)，或更左側(cè)。那是因?yàn)椋?dāng)然，如果在找到一堵墻之后機(jī)器人直接向后移動(dòng)，它將總是直線(xiàn)前進(jìn)，并且永遠(yuǎn)不會(huì)清理整個(gè)房間。

如果你想要更多的讀數(shù)，更多信息，以及機(jī)器人檢測(cè)來(lái)自側(cè)面的物體，以及檢測(cè)其后面的物體，您可以使用所有6種可能的傳感器。為避免障礙而可能使用的一種控制方法是潛在字段，它可以充分利用所有這些信息。但是我還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)這個(gè)。

還在寫(xiě)關(guān)于聲納的內(nèi)容，另外需要注意的是，使用我將提供的代碼如下，你可以只使用一個(gè)連接到所有六個(gè)它們作為觸發(fā)引腳，這意味著您將使用相同的命令一起觸發(fā)所有6個(gè)觸發(fā)引腳。這樣您就可以避免使用更多5根線(xiàn)來(lái)觸發(fā)它們。通常，使用此傳感器的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)，您將無(wú)法這樣做，因?yàn)槊總€(gè)傳感器都會(huì)與另一個(gè)傳感器有問(wèn)題。但是，每個(gè)傳感器都有自己的回波（引腳和接線(xiàn)），因?yàn)樗鼈兊淖x數(shù)不同，每個(gè)傳感器都會(huì)向Arduino發(fā)送不同的信號(hào)。

HC-SR04聲納的另外兩個(gè)引腳是正面和正面。這兩個(gè)與所有其他電子設(shè)備相同：指南針，顯示屏和藍(lán)牙。指南針將通過(guò)I2C（IIC）進(jìn)行通信，將SDA和SCL連接到Arduino上的SDA和SCL。藍(lán)牙將其發(fā)送器引腳和接收器引腳連接到微控制器的數(shù)字0和1引腳。注意它們的配置是通過(guò)軟件完成的，如果你切換這些引腳，藍(lán)牙將無(wú)法與設(shè)備配對(duì)。顯示器還將在與羅盤(pán)相同的引腳上連接I2C，因?yàn)槭褂肐2C，Arduino可以使用相同的引腳同時(shí)控制多個(gè)器件。

相對(duì)于H橋，您必須連接使能A和將B啟用到正極引腳（在它旁邊，只需使用跳線(xiàn)），否則電機(jī)不會(huì)運(yùn)行。然后，將每個(gè)電機(jī)連接到H橋的正極和負(fù)極（帶螺釘?shù)膫?cè)面引腳），并且用螺釘保留的三個(gè)連接器是：接地，它將連接到arduino和所有其他設(shè)備，包括電池，正極9V-12V，完全來(lái)自電池，5V輸出，將提供所有其他不是直流電機(jī)的設(shè)備。剩余的連接器是兩對(duì)邏輯信號(hào)，用于控制每個(gè)電機(jī)的方向和功率。

PINOUT：

HMC5883L數(shù)字羅盤(pán);

PIN 0 - SDA 》》》 Arduino模擬引腳A4;

PIN 1 - SCL 》》》 Arduino模擬引腳A5;

PIN 2 - GND 》》》 GND;

PIN 3 - VCC 》》》 VCC 5V;

HC-06藍(lán)牙;

PIN 0 - RX 》》》 Arduino數(shù)字引腳0;

PIN 1 - TX 》》》 Arduino數(shù)字引腳1;

PIN 2 - GND 》》》 GND;

PIN 3 - VCC 》》》 VCC 5V;

第一個(gè)雙H橋;

PIN 0 》》》 Arduino Digital Pin 4;

PIN 1 》》》 Arduino Digital Pin 5;

PIN 2 》》》 Arduino Digital Pin 6;

PIN 3 》》》 Arduino Digital Pin 7;

啟用A 》》》 VCC;

啟用B 》》》 VCC;

電源》》》電池正極9 - 12V;

GND 》》》電池GND和Arduino GND;

+ 5V OUT 》》》 Arduino VCC;

第二雙H橋;

PIN 0 》》》 Arduino Digital Pin 3;

PIN 1 》》》 GND;

PIN 2 》》》未連接;

PIN 3 》》》未連接;

啟用A 》》》 VCC;

啟用B 》》》 GND;

電源》》》電池正極9 - 12V;

GND 》》》電池GND和Arduino GND;

+ 5V OUT 》》》未連接;

I2C LCD顯示1602;

引腳0 - GND 》》》 Arduino GND;

引腳1 - VCC 》》》 Arduino VCC;

引腳2 - SDA 》》》 Arduino模擬引腳A4;

針腳3 - SCL 》》》 Arduino模擬針腳A5;

6超聲波傳感器HC-SR04;

引腳0 - VCC 》》》 Arduino VCC;

引腳1 - 觸發(fā)》》》 Arduino數(shù)字引腳2;

Pin 2 - Echo 》》》連接Arduino數(shù)字引腳8，9，10，11，12和13;

引腳3 - GND 》》》 Arduino GND。

步驟3：安裝機(jī)器人

讓超聲波傳感器彼此之間以相等的角度固定例如，如果您使用六個(gè)，則將第一個(gè)放在機(jī)器人前面，將其他放置在距離它60度的位置。使用丙烯酸板作為機(jī)器人的層，因此更容易安裝并使部件就位。擰緊所有層，將電池放在電機(jī)上方，但放在電子設(shè)備下面。這樣你就可以降低它的重心，從而使它更穩(wěn)定。

將所有正極導(dǎo)線(xiàn)和接地針也焊接在一起。我用傳感器的所有引腳和另外5個(gè)直流電機(jī)引腳制作了一個(gè)連接器，因此在安裝和拆卸時(shí)更容易理解。在H橋上方放置一層最后一層并將Arduino放在那里。我在微控制器上方使用了Prototyping Shield，因?yàn)樗菀缀附硬⒐潭ㄖ改厢?，這是需要特別注意的部分。沒(méi)有必要將它放在機(jī)器人的中心，但它需要遠(yuǎn)離大的金屬部件，如電機(jī)和電池。

可以將直流電機(jī)安裝在一起。地毯清掃車(chē)有許多不同的方式，但有些比其他更好。因?yàn)槲抑挥幸粋€(gè)掃地機(jī)，我的嘗試中有點(diǎn)難看。我發(fā)現(xiàn)將電機(jī)的軸線(xiàn)粘在清掃器的軸線(xiàn)上非常困難，通常在工作幾分鐘后，它們會(huì)斷裂，特別是因?yàn)闆](méi)有辦法將它們正確對(duì)齊。所以我取下了電動(dòng)機(jī)的減速軸，并將一個(gè)小齒輪粘在掃地機(jī)的軸上。然后我把馬達(dá)的齒輪放在一起接觸，一切都像魅力一樣。但是，我希望我有一臺(tái)3D打印機(jī)，事情會(huì)更簡(jiǎn)單，也更專(zhuān)業(yè)。

第4步：代碼

圖書(shū)館：

“SweeperBot”使用Wire，I2Cdev，TimerOne（用于中斷），Adafruit傳感器，HMC5883和LCD庫(kù)。您可以下載Zip文件，其中包含Arduino的代碼和所有庫(kù)。還包含適用于Windows Phone的藍(lán)牙項(xiàng)目。

WINDOWS PHONE 8.1代碼：

通過(guò)控制機(jī)器人的項(xiàng)目Windows Phone中的藍(lán)牙改編自互聯(lián)網(wǎng)上的示例。它改為有四個(gè)按鈕，每個(gè)方向一個(gè)。上，下，左，右。每個(gè)按鈕都會(huì)向機(jī)器人發(fā)送一個(gè)字母，分別是U，D，L和R.當(dāng)機(jī)器人收到這些信件時(shí)，它會(huì)生成以下內(nèi)容之一：

U - 機(jī)器人將方向設(shè)置為直接前進(jìn);

D - 機(jī)器人將轉(zhuǎn)向背部直行;

L - 機(jī)器人將將方向設(shè)置為與當(dāng)前“正在觀察”的位置完全相差90度;

R - 機(jī)器人將方向設(shè)置為與其正好相差90度目前正在“尋找”;

機(jī)器人處理這些命令的方式可以通過(guò)Arduino上的代碼進(jìn)行更改?？梢蕴砑痈喟粹o來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)器人，或者停止它，甚至可以讓它向后移動(dòng)。這段代碼只是一個(gè)例子。也可以為其他設(shè)備制作類(lèi)似的程序，例如用于IOS的Androids和。您必須發(fā)送機(jī)器人的唯一信件是這些字母 - U，D，L或R.

private async void RedButton_Click_1（object sender， RoutedEventArgs e） {

string command = “U”;

await connectionManager.SendCommand（command）;

}

private async void GreenButton_Click_1（object sender， RoutedEventArgs e） {

string command = “L”;

await connectionManager.SendCommand（command）;

}

private async void YellowButton_Click_1（object sender， RoutedEventArgs e） {

string command = “R”;

await connectionManager.SendCommand（command）;

}

private async void RedButton_Copy_Click（object sender， RoutedEventArgs e） {

string command = “D”;

await connectionManager.SendCommand（command）;

}

要將此代碼部署到Windows Phone，您需要Visual Studio和開(kāi)發(fā)人員解鎖電話(huà)。這可以按照此鏈接上的說(shuō)明進(jìn)行。

ARDUINO代碼：

在簡(jiǎn)歷中，主要邏輯是機(jī)器人如下：

在6個(gè)可能的傳感器中找到距離更近的物體的距離;

機(jī)器人處理距離的行為，并用向量X，Y指向所需方向（但是，如果從智能手機(jī)收到消息，則步驟2由設(shè)備發(fā)送的指示代替）;

數(shù)字羅盤(pán)給出了機(jī)器人的方向，以控制其輪子;

來(lái)自羅盤(pán)的信息X‘，Y’被歸一化為空間［-1，1］;

期望方向的矢量與實(shí)際方向之間的交叉產(chǎn)物發(fā)現(xiàn)它們之間的誤差;

PID方法計(jì)算兩個(gè)車(chē)輪（2WD）的每個(gè)直流電機(jī)的PWM（功率）;

中斷激活PWM;

隨著項(xiàng)目的發(fā)展，我發(fā)現(xiàn)GitHub上可用的超聲波傳感器標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)與電機(jī)的PWM激活相沖突，因?yàn)樗麄兌际褂孟嗤挠?jì)時(shí)器。由于這個(gè)項(xiàng)目使用5個(gè)引腳配置三個(gè)直流電機(jī)的PWM（這是唯一可能的，因?yàn)榈靥呵鍜咂髦晦D(zhuǎn)向一個(gè)方向），而傳感器更多7個(gè)，微控制器必須不斷檢查收到了閱讀，無(wú)法使用互聯(lián)網(wǎng)上提供的資料。

因此，為避免沖突，只配置了定時(shí)器1中斷。通過(guò)這種中斷，Arduino可以檢查每個(gè)傳感器上是否有讀數(shù)：如果沒(méi)有，它會(huì)為每個(gè)傳感器增加一個(gè)變量，它將用作參數(shù)來(lái)查找到物體的距離。

void callback（） { //callback is the interruption name

noInterrupts（）;

//if no reading， increases variable sonarCount［n］， where n is the number of sensor

if （（sonar［0］ == 1） && （digitalRead（ECHO））） sonarCount［0］++;

//if there is readind on that sensor， sonar［n］ = 2 accuses object found

if （（sonar［0］ == 1） && （！digitalRead（ECHO）） && （sonarCount［0］ 》 0）） sonar［0］ = 2;

此外，在此中斷期間，它會(huì)向電機(jī)投入全部電量。如果有一定數(shù)量的中斷超過(guò)了PWM_R或PWM_L變量的數(shù)量，那么它對(duì)該給定電機(jī)的效力為零。

if （PWMCount == 0） {

if （PWML） { //if pwm left is positive then turn to a certain way

digitalWrite（MOTOR + 2， HIGH）;

digitalWrite（MOTOR + 3， LOW）;

} else { //else turn to the other side the left motor

digitalWrite（MOTOR + 2， LOW）;

digitalWrite（MOTOR + 3， HIGH）;

}

（。..）

if （PWMCount 》= abs（PWM_L）） { //if the counter equals the power we want

digitalWrite（MOTOR + 2， LOW）; //shut down both pins of this motor

digitalWrite（MOTOR + 3， LOW）;

}

（。..）

PWMCount++; //increases counter

if （PWMCount == 250） PWMCount = 0; //if counter equals maximum value we want

Timer1.attachInterrupt（callback）; //250 equals 100% power

}

在主循環(huán)期間，機(jī)器人繼續(xù)搜索障礙和計(jì)算路線(xiàn)以避免它們或改變它的路徑。如果開(kāi)發(fā)人員想要配置潛在字段控制方法，或者更改機(jī)器人的行為，他只需要使用更好的obst（）函數(shù)。該程序的其他部分是必要的，不需要更改。當(dāng)機(jī)器人通過(guò)藍(lán)牙接收消息時(shí)，它會(huì)停止避開(kāi)障礙物，只是聽(tīng)取用戶(hù)輸入。

void loop（） //main loop

{

lcd.clear（）; //clears previous messages on lcd

delay（10）;

search（）; //search obstacles and saves the distance value to each sensor

readings（）; //reads compass and calculates the error from its desired direction

calcPWM（）; //calculates the PWM for each motor based on PID

if （！mensagem） { //message from Bluetooth？ if not， continue doing this

obst（）; //here is where the robot defines its behavior

} //and where it defines the direction it want to go

（。..）

從代碼的所有部分開(kāi)始，所有部分都是非常基本的，唯一的一個(gè)這里要注意的有趣功能是讀數(shù)（）。在其中，機(jī)器人獲取數(shù)字羅盤(pán)上當(dāng)前位置的值X，Y和Z.那么，如何將讀數(shù)轉(zhuǎn)化為讓機(jī)器人知道它看哪個(gè)方向的東西？

首先得到原始值：

double rawX = event.magnetic.x;

double rawY = event.magnetic.y;

double rawZ = event.magnetic.z;

然后檢查是否機(jī)器人在正確的平面上。這可以通過(guò)查看Z（垂直軸）是否具有某個(gè)小范圍之間的值來(lái)實(shí)現(xiàn)

if （（rawZ 》 Zprim + 10） || （rawZ 《 Zprim - 10）） return; //if not right， return

現(xiàn)在是時(shí)候?qū)和Y值標(biāo)準(zhǔn)化為［ - 之間的空間 - 1，1］，以便從這些值計(jì)算sin（）和cos（）。

//Ymin， Ymax， Xmin and Xmax are obtained when the calibration occurs

vector［1］ = （（rawY） - （（Ymax + Ymin） / 2）） / （（Ymax - Ymin） / 2）;

vector［0］ = （（rawX） - （（Xmax + Xmin） / 2）） / （（Xmax - Xmin） / 2）;

我們現(xiàn)在使vectorOBJ ［n］成為一個(gè)雙向向量，指向計(jì)劃中的位置，我們想要機(jī)器人去。因此，要找到兩個(gè)向量之間的誤差，我們必須在它們之間產(chǎn)生交叉積。結(jié)果值是另一個(gè)向量，但與兩者垂直，向上或向下，取決于其符號(hào)。

error = （vectorOBJ［0］ * vector［0］ + vectorOBJ［1］ * vector［1］） /

（sqrt（vectorOBJ［0］ * vectorOBJ［0］ + vectorOBJ［1］ * vectorOBJ［1］）

* sqrt（vector［0］ * vector［0］ + vector［1］ * vector［1］））;

error = （acos（error）） * 180 / PI; //from rad to degrees

//find out the way the result vector is pointing

sentido = vector［0］ * vectorOBJ［1］ - vector［1］ * vectorOBJ［0］;

if （sentido 》 0） error = -error;

步驟5：結(jié)論

最終詞匯

焊接后，安裝機(jī)器人并將代碼部署到Arduino和手機(jī)，您仍然需要配置其許多屬性。例如，代碼上的正PWM值可能會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)輪子使機(jī)器人向后移動(dòng)，而不是向前移動(dòng)。也許正面將一個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)向一側(cè)而另一個(gè)轉(zhuǎn)向另一側(cè)。在這種情況下，只需切換電機(jī)端子上的電線(xiàn)，這很好。

也許您必須更改變量read而不是X和Y，也許您的指南針計(jì)劃將使用X和Z，或Y和Z.取決于您如何放置和配置數(shù)字指南針。也許名為0（零）的傳感器不會(huì)在機(jī)器人前面，你必須以不同方式連接或配置它們。

畢竟，你可能已經(jīng)完成了你的機(jī)器人。您可以根據(jù)需要更改其行為，但我可以保證它將起作用，或者至少代碼將會(huì)起作用。機(jī)器人將正確讀取指南針，將計(jì)算他前進(jìn)的位置，他想要去的方向，為每個(gè)電機(jī)提供多少功率，以及看每個(gè)傳感器的障礙物有多遠(yuǎn)。剩下大量的ROM內(nèi)存，所以你可以按照自己的意愿實(shí)現(xiàn)不同的策略。

再次，正如我在之前的Instructable（鏈接）中所寫(xiě)，這是關(guān)于帶藍(lán)牙和紅外遙控的鬧鐘，我還有其他一些我想和你們分享的項(xiàng)目。如果有人喜歡這個(gè)，請(qǐng)?jiān)谶@里發(fā)表評(píng)論并關(guān)注我，因?yàn)槲铱赡軙?huì)再寫(xiě)一篇關(guān)于我為Windows Phone（或任何其他平臺(tái)）制作的帶有數(shù)字指南針，加速度計(jì)和藍(lán)牙的智能手表（再次 - “ 藍(lán)牙“ ）一切都更好。抱歉英文不好。

責(zé)任編輯：wv