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機器人巡線挑戰(zhàn)賽的器材與步驟:機器人,絕緣膠布1卷,制作貨倉和卸貨塔的硬紙板,檢測傳感器

來源:機器人的天空      編輯:創(chuàng)澤      時間:2026/3/18      主題:其他   [加盟]

看起來在巡線挑戰(zhàn)賽中機器人似乎需要完成很多的工作,我們的機器人目前已經(jīng)具 備了這些能力嗎?同學(xué)們遇到這類復(fù)雜的問題時,先應(yīng)該想到我們已經(jīng)教會大家的“分 而治之”的思考方法。我們來看看機器人都需要完成哪些工作:巡線、通過各種路口、在 卸貨塔(障礙物)前停下、驅(qū)動機器人的運貨機構(gòu)(機器人的手臂)卸載貨物、轉(zhuǎn)身回家。這 樣看來,似乎所有這些工作所需的能力,我們的機器人都已經(jīng)具備,只需要把它們整合起 來就可以完成比賽了。

實驗器材

· 組裝好的小機器人;

· 計算機及編程環(huán)境;

· USB 下載線;

· 黑色絕緣膠布1卷;

· 用于制作貨倉和卸貨塔的硬紙板、礦泉水瓶等材料若干;

· 地面灰度檢測傳感器4只;

· 舵機1~2個;

· 紅外避障傳感器1~2個。

實驗步驟

1.連接和組裝機器人

將地面灰度傳感器連接到A0~A3 端口,紅外避障傳感器連接到2號端口,舵機連接 到有PWM 輸出功能的3號、5號或9號端口。

2.制作貨倉機構(gòu)

下面就來制作機器人的運貨機構(gòu)。請同學(xué)們用1~2個舵機做它的驅(qū)動器,然后盡量 用硬紙板、礦泉水瓶等生活中常見的材料制作一個高效的貨倉。 貨倉機構(gòu)是比賽取得高分的關(guān)鍵,它應(yīng)該非常便于快速地裝載乒乓球貨物,又能準(zhǔn) 確、迅速地把貨物投放到卸貨塔里去。越大的貨倉意味著能一次運送越多的貨物,不過同 時它的自重很大也會影響機器人的發(fā)揮。制作一個好的貨倉往往需要多次的實驗嘗試, 請同學(xué)們自己去動手試試看。圖12-2中演示了兩種不同的制作貨倉裝置的思路。

3.開始比賽

剛才已經(jīng)分析過,完成這項比賽所有的技能我們的機器人都已經(jīng)具備了,就請同學(xué)們 將前面課程中給出的程序整合起來,然后照老規(guī)矩進行下載和調(diào)試。

各個環(huán)節(jié)都調(diào)試成功之后,就可以進入激動人心的比賽環(huán)節(jié)了。在正式比賽中會有裁判為大家進行計分,不過如果我們組織一次同學(xué)們之間的友誼賽,就需要自己記錄分 數(shù)。表12-1為我們提供了一個計分表格的示例。好了,現(xiàn)在就讓我們開始比賽吧,看看 哪個小組能夠取得Z高的分?jǐn)?shù)。






機器人揮舞手臂需要的器材:機器人,USB下載線,主控制器 ,舵機

將舵機用金屬件安裝到機器人底盤上作為它的手臂。我們首先制作只是使用一只舵機,擁有一個關(guān)節(jié)的機器人手臂,并將舵機連接到有PWM 輸出功能的9號端口

機器人舵機的控制:PWM信號,周期是20ms, 脈沖的寬度從1~2ms 秒之間

把舵機插到主控制板的9號端口上,然后讓它在0°~180°之間不 停地反復(fù)運動;將舵機插到任何一個有PWM 功能的端口上,舵機轉(zhuǎn)動到哪個角度,就用主控板發(fā)出那個角 度所對應(yīng)占空比的PWM 信號就可以

機器人的舵機:對電機轉(zhuǎn)動位置的精確控制

機器人的舵機是在直流減速電機的基礎(chǔ)上增加了一個檢測位置的微型傳感器和一個控制器組成的閉環(huán)反饋控制系統(tǒng),從而實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)動位置的精確控制

會走迷宮的機器人需要的材料:主控制器,地面灰度檢測傳感器模塊4塊,紅外避障傳感器1個,黑色膠帶1卷

首先將機器人、擴展板和地面灰度檢測傳感器模塊連接好,地面灰度檢測傳感 器連接到A0~A3 端口。紅外避障傳感器連接到D3 端口,示例程序中給出的可能也不是最好的解決方案

機器人學(xué)會探測障礙:紅外避障傳感器的模塊

紅外避障傳感器由一個光線發(fā)射裝置和一個光線接收裝置組成的,它的光線發(fā)射方向是朝向運動的方向而不是地面,而且發(fā)射裝置發(fā)出的光是紅外光而不是可見光

機器人過丁字路口:并排安裝4個地面灰度傳感器

并排安裝4個地面灰度傳感器,用杜邦連接線把它們按順序分別 連接到主控板的A0~A3 端口,其中最左端的傳感器連接A0口,最右端的連接A3口,只要是最左或最右端的傳感器檢測到了 黑線,就代表機器人遇到了路口

機器人直線行走的編程-接口、傳感器的讀數(shù)、地面的灰度閾值

在使用 pinMode 命令為端口規(guī)定方向時肯定要用到它的編號,然后再用 digitalRead 之類的命令操縱端口時也要用到同一個編號,用analogRead 命令讀到了傳感器當(dāng)前的值

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

機器人傳感器的位置在靠近黑線的左側(cè)或者正好在黑線上;digitalRead 、digitalWrite 、analogRead 、analogWrite、 pinMode 、delay。它們構(gòu)成了Arduino 中最為重要、最為常用的功能

微觸開關(guān)傳感器-很簡單的傳感器,用程序就能很準(zhǔn)確地檢測到它的開閉變化

微觸開關(guān)也只有“開”和“閉” 兩種不同的狀態(tài),把它連接到主控制器,用程序就能很準(zhǔn)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(guān)的值了,這個命令的用法

為機器人安上轉(zhuǎn)向燈:連接機器人,編寫程序,觀察現(xiàn)象

將機器人、擴展板和小燈模塊連接好,將右轉(zhuǎn)向燈連接D5 號口,左轉(zhuǎn)向燈連接D3號口;編寫程序,讓轉(zhuǎn)向燈亮滅的語句,左轉(zhuǎn)向燈熄滅,同時機器人向右轉(zhuǎn)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(zhí)行器共同工作,用灰色的RJ11 線連接各種傳感器 和執(zhí)行器,而不用擔(dān)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(qū)動方式-雙輪差速驅(qū)動

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