【教程】制作基于Arduino的避障小车

项目简介:

在这个项目中我们使用一个Arduino主控板通过红外接近传感器控制直流电机的速度及方向,来达到让小车自动避让障碍物的效果。

成品图:

 

 

器材:

Arduino主控板x1(推荐UNO,MEGA或Due);

2WD机器人底盘x1;

双H桥直流电机驱动板x1;

红外接近传感器(或超声波传感器)x2-3;

直流电机x2;

电池组x1-2;

面包板x1(可选);

杜邦跳线若干;

 

实施步骤:

我们将这个项目分成几部分来进行:

1.使用Arduino通过直流电机驱动板控制电机转动;

2.使用Arduino从红外接近传感器中读取数据;

3.零件的组装与电路的连接;

4.编写并调试程序;

ok,我们从第一部分开始。

我们需要先了解一下如何使用直流电机驱动板。(以L298为例)。

图片来源:robotbase.taobao.com

在这块驱动板上我们主要使用到的引脚有如下几个:

 

其中,上方红,绿色的引脚分别连接两个电机,下方蓝色VMS和GND引脚风别接电池组的正、负极。下方EA,EB分别为两个电机的使能引脚,输入高电平或模拟值使电机运转。I2,I1及I4,I3分别控制电机A、B的转动方向。(比如I1接低电平I2接高电平使电机顺时针转;I1接高电平I2接低电平使电机逆时针转)。

下面我们按照下图连接电路,

将以下代码输入Arduino IDE:

int pinI1=2;//定义I1
int pinI2=4;//定义I2
int speedpin=3;//定义EA
void setup()
{

//将以上引脚设为输出
pinMode(pinI1,OUTPUT);
pinMode(pinI2,OUTPUT);
pinMode(speedpin,OUTPUT);
}
void loop()
{ //使电机以全速的39%顺时针运转2秒
digitalWrite(pinI1,LOW);
digitalWrite(pinI2,HIGH);
analogWrite(speedpin,100);//这个值用于PWM调速,介于1-255之间
delay(2000);//延时2000毫秒

  //逆时针运转2秒

digitalWrite(pinI1,HIGH);

digitalWrite(pinI2,LOW);

analogWrite(speedpin,100);

delay(2000);

}

如果没有发生错误,电机将会顺时针转动两秒,然后逆时针转动两秒,然后循环。

 

我们已经知道了如何通过电机驱动板来控制电机旋转,然后我们需要使用红外接近传感器来判断障碍物。

我使用的是如图的传感器,

引脚定义为:

红色–5v电源;

绿色–接地;

黄色–输出,无障碍物时输出高电平,有障碍物时输出低电平;

 

下面我们来进行测试

保留上面的电路,然后将红色线接入5v(vin或5v)输出,绿色线接GND引脚,黄色线接11引脚。

输入以下代码:

int inpin=11;
int pinI1=2;
int pinI2=4;
int speedpin=3;

void setup(){
pinMode(pinI1,OUTPUT);
pinMode(pinI2,OUTPUT);
pinMode(speedpin,OUTPUT);
pinMode (inpin,INPUT);
}
void loop(){
int in=digitalRead (inpin);
if (in==LOW){

digitalWrite(pinI1,LOW);
digitalWrite(pinI2,HIGH);
analogWrite(speedpin,100);
}

}

将红外探头挡住,此时电机会顺时针方向运转。

 

了解了元件的使用方法之后,我们现在开始组装小车。

这是我使用的小车底盘:

图片来源:swbee.taobao.com/

小车的组装并不复杂,按照说明书即可。

然后按照下图连接Arduino及各元件。

将下面的代码输入IDE:

 

 

//motorpin
int pinI1=2;
int pinI2=4;
int speedpinr=3;
int pinI3=7;
int pinI4=8;
int speedpinl=5;
//senorpin
int inl=11;
int inr=12;
//int inm=9;

long ti=0;
long s=0;

void setup()
{
//motorpin
pinMode(pinI1,OUTPUT);
pinMode(pinI2,OUTPUT);
pinMode(pinI3,OUTPUT);
pinMode(pinI4,OUTPUT);
pinMode(speedpinl,OUTPUT);
pinMode(speedpinr,OUTPUT);
//senorpin
pinMode(inl,INPUT);
//pinMode(inm,INPUT);
pinMode(inr,INPUT);
//sensor5vin
pinMode(6,OUTPUT);

digitalWrite(6,HIGH);
pinMode(A5,OUTPUT);
digitalWrite(A5,HIGH);
Serial.begin(9600);
Serial.flush();

}
void loop()
{
s=s+1;
if (s>=120){
s=0;
}
Serial.print(“=”);
Serial.print(s);
Serial.print(“[“);
Serial.print(ti);
Serial.print(“]”);
//sensorM
int l=digitalRead(inl);
int r=digitalRead(inr);

// Serial.print(l);
// Serial.print(r);
if (l==HIGH && r==HIGH){

forward();
delay(100);

}

l=digitalRead(inl);
r=digitalRead(inr);

// Serial.print(l);
// Serial.print(r);
if (l==LOW && r==LOW){
if (s<120 && ti>=3){
leftx();
}
else{
reverse();
}
delay(100);

}

l=digitalRead(inl);
r=digitalRead(inr);

if (l==LOW && r==HIGH){

right();
delay(100);
}

l=digitalRead(inl);
r=digitalRead(inr);

if (l==HIGH && r==LOW){

left();
delay(100);
}

}

void forward(){
digitalWrite(pinI1,LOW);
digitalWrite(pinI2,HIGH);
digitalWrite(pinI3,LOW);
digitalWrite(pinI4,HIGH);
analogWrite(speedpinl,130);
analogWrite(speedpinr,100);

//delay(1000);
}

void right(){
digitalWrite(pinI1,LOW);
digitalWrite(pinI2,HIGH);
digitalWrite(pinI3,LOW);
digitalWrite(pinI4,HIGH);
analogWrite(speedpinl,140);
analogWrite(speedpinr,55);
}

void left(){
digitalWrite(pinI1,LOW);
digitalWrite(pinI2,HIGH);
digitalWrite(pinI3,LOW);
digitalWrite(pinI4,HIGH);
analogWrite(speedpinl,55);
analogWrite(speedpinr,135);
}

void reverse(){
digitalWrite(pinI1,HIGH);
digitalWrite(pinI2,LOW);
digitalWrite(pinI3,HIGH);
digitalWrite(pinI4,LOW);
analogWrite(speedpinl,95);
analogWrite(speedpinr,75);
ti=ti+1;
delay (1500);
}

void leftx(){
digitalWrite(pinI1,LOW);
digitalWrite(pinI2,HIGH);
digitalWrite(pinI3,HIGH);
digitalWrite(pinI4,LOW);
analogWrite(speedpinl,85);
analogWrite(speedpinr,85);
ti=0;
s=0;
delay(2000);
}

然后小车即可运行,并且自动避开障碍物。

后记:

1.虽然这个代码可以正常运行,但是效率并不高;

2.由于条件所限我只使用了2个传感器,只能够满足基本的要求,如果要实现更好的效果,请使用至少3个传感器;

3.红外传感器只能探测前方有无障碍存在,并且探测距离不定,如果有条件可以使用可以精确测距的超声波传感器;

4.小车出现2个轮子不一样快是正常的,请调节EA/EB引脚的模拟值来调节速度;

5.在上面的代码中我使用了串口通信对程序进行调试(Serial打头的语句),在对arduino编程的时候用好串口调试会有很大帮助;

6.在上面的代码中我加入了一种异常处理,可以实现在一段时间(大约10秒)内连续3次触发reverse()函数,小车将会180度掉头并向前行驶,机器人在运行过程中会遇到各种异常情况,所以在代码中一定要考虑到异常情况的处理;

5 thoughts on “【教程】制作基于Arduino的避障小车

    1. Frank  Mod
      WebView 4.0 WebView 4.0 Android 4.4.4 Android 4.4.4

      诶哟卧槽我刚发现图全挂了

      1. Google Chrome 36.0.1985.125 Google Chrome 36.0.1985.125 Windows 7 x64 Edition Windows 7 x64 Edition

        我这里部分可见。第一次看的时候还好

        1. Frank  Mod
          Google Chrome 39.0.2171.2 Google Chrome 39.0.2171.2 Windows 8.1 x64 Edition Windows 8.1 x64 Edition

          那是之前托管在sae的图片,迁移的时候链接没有改过来

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