启动机器人项目可能既令人兴奋又具有教育意义，尤其是当您构建像线条跟随机器人之类的有形内容时。利用Arduino是最受欢迎的微控制器之一，即使对于初学者来说，该过程也可以访问。在本指南中，我们将带您浏览步骤，以创建一个可以自动导航路径的简单线条跟随机器人。
您需要的材料
- Arduino Uno - 机器人的大脑。
- 电机驱动器模块（L298N） - 控制电动机。
- 带轮的直流电动机 - 移动。
- 机壳 - 容纳所有组件的框架。
- 线传感器模块（例如QRE1113） - 检测线。
- 电池组 - 机器人的电源。
- 跳线 - 连接。
- 面包板 - 用于原型连接。
- 螺丝，螺母和螺栓 - 组装底盘。
步骤1：组装底盘
底盘是您机器人的基础。首先，使用螺钉和螺母将直流电动机连接到机箱。确保电动机牢固固定，以防止操作过程中的任何移动。将车轮连接到电动机轴上，然后将电池组和Arduino放在机箱上。确保所有组件都非常合适，并且可以轻松接触接线。
步骤2：接线电动机
将直流电动机连接到电动机驱动器模块（L298N）。电机驱动器充当Arduino和电动机之间的接口，使Arduino可以控制电动机速度和方向而不会超载。
// Connect motor A
const int motorA_EN = 9;
const int motorA_IN1 = 7;
const int motorA_IN2 = 8;
// Connect motor B
const int motorB_EN = 10;
const int motorB_IN3 = 5;
const int motorB_IN4 = 6;
void setup() {
// Motor A
pinMode(motorA_EN, OUTPUT);
pinMode(motorA_IN1, OUTPUT);
pinMode(motorA_IN2, OUTPUT);
// Motor B
pinMode(motorB_EN, OUTPUT);
pinMode(motorB_IN3, OUTPUT);
pinMode(motorB_IN4, OUTPUT);
}
步骤3：连接线路传感器
线传感器检测到线和表面之间的对比度。通常，这些传感器具有红外LED和光二极管，以检测反射表面。将传感器的VCC和GND连接到Arduino的5V和GND。传感器的输出引脚将根据传感器类型连接到Arduino的数字或模拟引脚。
// Line sensor pins
const int sensorLeft = A0;
const int sensorRight = A1;
void setup() {
pinMode(sensorLeft, INPUT);
pinMode(sensorRight, INPUT);
}
步骤4：编写Arduino代码
Arduino代码将读取传感器值并相应地控制电动机以遵循该行。以下是代码外观的简单示例：
// Define motor pins
const int motorA_EN = 9;
const int motorA_IN1 = 7;
const int motorA_IN2 = 8;
const int motorB_EN = 10;
const int motorB_IN3 = 5;
const int motorB_IN4 = 6;
// Define sensor pins
const int sensorLeft = A0;
const int sensorRight = A1;
// Threshold for line detection
const int threshold = 500;
void setup() {
// Initialize motor pins
pinMode(motorA_EN, OUTPUT);
pinMode(motorA_IN1, OUTPUT);
pinMode(motorA_IN2, OUTPUT);
pinMode(motorB_EN, OUTPUT);
pinMode(motorB_IN3, OUTPUT);
pinMode(motorB_IN4, OUTPUT);
// Initialize sensor pins
pinMode(sensorLeft, INPUT);
pinMode(sensorRight, INPUT);
// Start serial communication for debugging
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
int leftSensor = analogRead(sensorLeft);
int rightSensor = analogRead(sensorRight);
Serial.print("Left: ");
Serial.print(leftSensor);
Serial.print(" | Right: ");
Serial.println(rightSensor);
if (leftSensor > threshold && rightSensor > threshold) {
// Move forward
moveForward();
}
else if (leftSensor < threshold && rightSensor > threshold) {
// Turn right
turnRight();
}
else if (leftSensor > threshold && rightSensor < threshold) {
// Turn left
turnLeft();
}
else {
// Stop
stopMovement();
}
}
void moveForward() {
digitalWrite(motorA_IN1, HIGH);
digitalWrite(motorA_IN2, LOW);
digitalWrite(motorB_IN3, HIGH);
digitalWrite(motorB_IN4, LOW);
analogWrite(motorA_EN, 200);
analogWrite(motorB_EN, 200);
}
void turnRight() {
digitalWrite(motorA_IN1, HIGH);
digitalWrite(motorA_IN2, LOW);
digitalWrite(motorB_IN3, LOW);
digitalWrite(motorB_IN4, LOW);
analogWrite(motorA_EN, 200);
analogWrite(motorB_EN, 0);
}
void turnLeft() {
digitalWrite(motorA_IN1, LOW);
digitalWrite(motorA_IN2, LOW);
digitalWrite(motorB_IN3, HIGH);
digitalWrite(motorB_IN4, LOW);
analogWrite(motorA_EN, 0);
analogWrite(motorB_EN, 200);
}
void stopMovement() {
digitalWrite(motorA_IN1, LOW);
digitalWrite(motorA_IN2, LOW);
digitalWrite(motorB_IN3, LOW);
digitalWrite(motorB_IN4, LOW);
analogWrite(motorA_EN, 0);
analogWrite(motorB_EN, 0);
}
步骤5：为机器人供电
建立所有连接后，将电池组连接到Arduino和电机驱动器。确保极性是正确的，以防止对组件的任何损害。在供电之前测试与万用表的连接是一种很好的做法。
测试和校准
电源后，将机器人放在带有透明线条的表面上（例如，黑色胶带在白纸上）。观察其行为方式并进行必要的调整。您可能需要调整传感器阈值或通过更改代码中的PWM值以实现最佳性能来调整速度。
成功的提示
- 确保稳定的连接： 松动的电线会导致间歇性行为。使用面包板进行原型制作，并考虑为永久设置焊接连接。
- 使用质量传感器： 可靠的线路传感器可以显着改善机器人的性能。
- 校准传感器： 不同的表面和照明条件会影响传感器读数。相应地校准阈值。
- 优化代码： 有效的代码可确保快速响应时间。确保循环中没有不必要的延迟。
增强和进一步学习
成功构建了一个基本的线条遵循机器人后，请考虑添加更多功能以增强其功能：
- 交叉检测： 使您的机器人能够在交界处做出决定。
- 速度控制： 根据传感器输入实现动态速度调整。
- 无线控制： 添加蓝牙或Wi-Fi模块以远程控制您的机器人。
- 避免障碍： 合并超声波传感器以在障碍物周围导航。
使用Arduino建立遵循线条的机器人是潜入机器人和嵌入式系统世界的绝佳方式。它教您基本概念，例如传感器集成，电动机控制和实时决策。借助耐心和实验，您可以将这个基本项目扩展到更复杂，更有能力的机器人。快乐的建筑！
