您会理解，“编辑解释说”，它应该是娱乐性的，新鲜的，充满有趣的冒险经历的，以便读者无法脱身。
I. Ilf，E。Petrov “如何创建鲁滨逊” 。

像其他任何软件或硬件平台一样，Arduino入门对于某些实际项目总是更加有趣。 同时，程序员编写显示“你好，世界”的代码，建筑学家使LED闪烁。 小时候，每个人都很高兴。

我决定从一个高级项目开始，包括暗中希望从Counter-Strike（失败）中撕下年轻一代。

您可以从名称RoboCar4W猜到，第一个项目是四轮机器人汽车。 开始工作后，我已经具有编程经验，我曾经很长一段时间都知道如何焊接，但是我什至不知道Arduino的引脚排列，也根本不阅读文档。 我研究了游戏过程中的所有智慧，并得到了Google的帮助。

由于项目本身从根本上来说不是新项目，因此在网络中进行这样的描述就足够了，所有组件均已知，因此不会感到意外。 因此，这个想法是用最笼统的术语表述的，其主要目标是使用Arduino作为快速原型制作的平台，使自己沉浸在“事物世界”中。 在这个作品中，也许有人在旅途的开始就认出了自己。

所有的硬件都是在ebay上购买的，根据我自己的经验，我想说的是，立即购买入门工具包（用Arduino入门工具包的话查找它）要容易一些，而不是详细地组装它。 是的，而且全部在一起。 决定不费吹灰之力，购买普通的底盘，普通的车轮，普通的马达，以至于它“很贵”。

在eBay上成功购物的主要秘诀是从顶级卖家那里购买商品，并仔细阅读产品说明。 互联网上有很多关于此的文章。

选择哪个Arduino板？

我参加了Arduino UNO，其中有很多项目都有其描述。 但是现在我将使用Arduino Mega 2560，它具有更多的数字和模拟输出，并且与UNO的项目完全兼容。

项目概况

在软件开发领域，这也称为“系统需求”。

该项目的想法如下。 名为RoboCar4W的机器人机器的第一个版本应执行简单的操作：

• 前进，后退，转弯
• 测量到障碍物的距离
• 能够自动绕过前方的障碍物。

必须通过Android手机上的蓝牙手动控制机器的第二版本。

为了使您更好地工作，请完成整个RoboCar4W项目的最终组装工作（此处没有蓝牙）。

这是海上试验的视频。

在第一个视频中，RoboCar4W在两个不同版本的“固件”（即 因此，如果有人最热衷并注意到机器人在不同情节中的行为会略有不同，则可以进行素描。

在第二个视频中，RoboCar4W借助“驱动程序”通过蓝牙从Android下的手机通过蓝牙传输的命令移动。 手机上安装了“蓝牙遥控车”。 此外，如果前方有障碍物，则机器人会停止，即 敲打东西将不起作用（但是，有一个“秘密”按钮会禁用安全模式）。

在第三个视频中，RoboCar4W演示了一个带有转弯的预编程演示运动程序。 演示程序是通过同一Android手机上的命令激活的。 机器人只是骑了一段时间然后转弯。

运动控制算法

将我们的方法称为“避障算法”或“路径查找”是错误的。 这些是独立的数学学科，纯数学。 如果您真的非常喜欢数学，那么请用谷歌搜索这些短语，以便您阅读六个月。

同时，我们对事情变得容易得多感兴趣。 因此，我们将其简称为-四轮机器人的运动控制算法。 当然，我们所说的是无需人工干预的自动控制。

这是用文字写下的简单算法，对于更复杂的算法，有必要（无论是否需要）组成框图。

现在，同时查看草图RoboCar4W-1.ino的源代码。

1. 我们测量到前方障碍物的距离。
2. 如果此测得的距离小于DST_TRH_BACK值（距离阈值的缩写），则我们停下来并在转弯时反向行驶。 旋转方向的选择如下：如果您先前向左转，则向右转，反之亦然。
3. 如果测得的距离大于DST_TRH_BACK ，但小于DST_TRH_TURN ，则只需旋转即可。 旋转方向是随机选择的。
4. 如果您远离障碍物，那就继续前进。
5. 我们再重复一遍。

我们有4个车轮和全轮驱动有什么好处？ 我们可以执行（编程）几种类型的转弯：

• 平稳旋转。 所有轮子都旋转，但一侧的轮子旋转得更快。
• 急转弯。 车轮仅在一侧旋转。
• 掉头到位。 像拖拉机一样，一侧的车轮向后旋转，另一侧向前旋转。

在该程序的第二版中，当通过Android手机进行控制时，如果两次按下该程序，则可以关闭机器人试图防止正面碰撞的安全模式

并通过按一次将其重新打开。

重要说明 。 所有逻辑都在Arduino的控制之下。 Android在这里的行为就像游戏机（没有大脑）一样，它的任务是通过蓝牙将按键操作（即命令）愚蠢地传输到Arduino RoboCar4W。

组成部分

最初，该机器包括一个伺服驱动器，该驱动器将超声波测距仪旋转一定角度以在三个方向上进行测量。 但是在测试过程中，由于操作不当，导致伺服器烧坏，因此现在距离传感器只是牢固地固定在机壳前面。

没有一线希望，但是草图变得容易一些。

对于将来，要购买最简单，最便宜的伺服器，就不需要给定角度的特殊功率，速度和旋转精度，而且事实证明禁用伺服器非常容易。 价值2美元的SG90非常合适。

因此，RoboCar4W项目的组成部分给出了英文描述，以方便在ebay等上进行搜索：

• Arduino UNO R3
• 现成的底盘4轮驱动移动机器人平台智能汽车底盘Arduino兼容
• 双向旋转的直流电动机-4个
• 车轮-4个
• 用于控制4个直流电机的板电机驱动罩L293D
• 超声波测距仪HC-SR04超声波模块测距传感器
• 镍氢1.2 V电池-8个
• 用于电池的塑料盒支架，电池盒支架4节AA电池-2个。
• 电池类型“ Krona” 8.4 V-1个。
• 可选拨动开关-电源开关

套件中立即购买了底盘，直流电动机和车轮，甚至附带安装说明。

引脚排列

模拟输入可用作I / O端口的数字引脚。 与模拟输入对应的Arduino引脚编号为14到19。这仅适用于Arduino引脚，不适用于Atmega微控制器的物理引脚号。

您不必画图，只需将所有东西放在桌子上即可。 我是这样做的。

如果使用任何直流电动机或步进电动机，则引脚D4，D7，D8，D12将处于繁忙状态。

仅当使用伺服电机时，才使用引脚D9（伺服1号控制），D10（伺服2号控制）。

Arduino引脚不占用用于控制Motor Drive Shield L293D的Arduino引脚。

3.3 V，5 V和接地的电源引脚已在电动机驱动器护板上复制了足够的数量。 因此，无需担心它们的短缺。

如果您仍然想绘制精美的图片，那么免费的Fritzing程序将为您提供帮助。

营养学

这是第二个非常重要的观点。 营养很大程度上取决于营养。 例如，当以给定角度旋转轴时，伺服电动机开始消耗大量电流。 同时，如果伺服器由5 V Arduino供电，则电压会“下降”，其余电路开始出现故障，Arduino甚至可以同时重新启动。

无论如何，如果在船上使用电动机，则需要电动机驱动器护罩（或类似电路）。

因此，我们有4个直流电动机，一个伺服驱动器，Arduino板本身和几个传感器。 电机是最繁琐的，但是传感器可以通过Arduino板本身的连接器成功供电，因此使用它们的一切都很简单。 为了方便起见，我在一张桌子上减少了整个经济。

我没有DC / DC电压转换器。 克朗9V并不是很好的电源，我已经拥有了。

但是我拒绝使用锂离子大容量电池。 首先，由于成本高昂，其次，在中国的在线购物中很容易造假。 更准确地说，不是“轻松”，而是“总是”。 另外，锂离子电池需要特殊处理，因此不安全。

因此，从表中可以看出，我们需要3个独立的电源：

• 用于Arduino开发板和传感器。
• 用于伺服电机。
• 适用于4个直流电动机。

在哪里可以得到这么多？ 无论如何，Arduino板本身必须由单独的电源供电，因为 例如，当电压“骤降”（由于电动机启动）时，电路板可能会重新启动或完全失效。 在这里，我们使用Krona 9V外形尺寸的电池，并且将要连接到Arduino的连接器应带有“中间加号”。

对于伺服电机和4台直流电机，可以使用一个电源。 唯一的问题是，伺服电机的设计电压为5-6V（最大7.2V），电流为100-300mA（峰值），而DC电机需要6-8V（最大12V），电流为250mA。

为了解决这个问题，有DC-DC转换器，但是我没有。 结果，我应用了我的“专有”接线图（没有任何降压电子电路，只有环境友好的电压和电流！）：我连接了8个。 如图所示，将1.2V电池串联，并在正确的位置制作水龙头。

伺服电动机达到6V，直流电动机达到9.6。 显然，1-5号电池会增加负载。

为了控制伺服和直流电动机，我使用了基于L293D芯片的4通道电动机驱动器护罩。

组装方式

组装完成的机箱是一个小问题。 但是不要以为没有掺杂就可以马上得到所有。 因此，准备文件。

正常情况下，无法将多个电机，伺服电机或步进电机直接连接到Arduino。 由于Arduino的引脚（结论）是低电流的。 为了解决该问题，还有一个附加的驱动控制模块-基于L293D芯片的Motor Drive Shield，这是为此目的设计的最常见的芯片之一。 L293D芯片也称为H桥。

我使用的板提供了4个通道，用于连接两个L293D芯片和一个移位寄存器。 在eBay上以5美元的价格购买。

此驱动器控制模块板具有以下规格。

• L293D电机驱动器护罩与Arduino Mega 1280和2560，UNO，Duemilanove，Diecimila兼容
• 4通道控制
• 4.5V至36V的电动马达
• 每通道允许的负载电流600mA，峰值电流-1.2A
• 过热保护
• 2个接口和一个精确的Arduino定时器（不会有“抖动”），用于将伺服电机连接到5V，如果电源电压需要更高，则必须按如下所述重新进行电源连接
• 可以同时控制4个双向DC集电极电机或2个步进电机和2个伺服电机
• 4个双向直流电动机每个都连接到8位总线，以进行单独的速度选择
• 最多可连接2个步进驱动器（单极或双极），带有一个线圈，双线圈或交替步进
• 用于连接外部电源的连接器，用于为控制逻辑和电机提供单独的电源
• 重置Arduino按钮
• Adafruit AFMotor库用于管理。

Motor Drive Shield需要一些改进，以便您可以在其后连接任何东西。 我在顶部焊接了必要的连接器，这就是发生的情况。

可以将电动机连接到相对于Arduino板的附加电源。 我只推荐这种连接方法。 为此，请卸下并打开跳线，如图所示。

在这种情况下，Arduino的电源和电动机的电源彼此独立。

电动机通电时，电动机护罩上的LED会亮起，如果未点亮，则电动机将无法工作。

新问题。

电源跳线的位置不适用于伺服器，它们仍将由5V Arduino供电。 由于伺服电机通常会消耗大量电流，并且如果功率不足，则整个设备就会开始出现故障，在“最佳”情况下，只有伺服驱动器会发生故障-它不会以设定角度旋转，或者一直到每转一圈先以0度旋转，然后才旋转以给定的角度（如果可以跟上）。 因此，我建议也通过附加电源为伺服系统供电。 为此，您将不得不稍微重做连接图：从标准连接器上咬掉正极线（通常是红色），然后将其直接连接到电源的正极。

连接电动机驱动器护罩时，不使用模拟引脚。 不使用数字引脚2、13。

仅在连接和使用相应的直流电动机或步进电动机时，才使用以下引脚：

• D11：1号直流电机/ 1号步进电机（激活和速度控制）
• D3：2号直流电机/ 1号步进电机（激活和速度控制）
• D5：3号直流电机/ 2号步进电机（激活和速度控制）
• D6：4号直流电机/ 2号步进电机（激活和速度控制）

如果使用任何DC /步进器，则这些引脚将处于忙状态：D4，D7，D8，D12。

仅当使用适当的伺服电机时，才会占用以下引脚：

• D9：伺服1号控制
• D10：2号伺服控制

要开始使用Motor Drive Shield，您需要下载并安装Adafruit AFMotor库。

控制电机的示例代码：

 #include <AFMotor.h> //   Adafruit #include <Servo.h> //     AF_DCMotor motor(1); //   ,    DC    Motor Shiled , ,  frequency Servo servo; //    servo.attach(10); //     9  10 (    Motor Shiled) motor.setSpeed(speed); //   DC   0 ()  255 ( ) motor.run(RELEASE); // DC   motor.run(FORWARD); // DC   motor.run(BACKWARD); // DC   servo.write(90); //    90 . 

直流电动机仅在指示速度大于100时才开始旋转，如果小于100，则仅会发出嗡嗡声。 您将必须通过实验确定电动机的最小速度。

对于连接到M1和M2的电动机，您可以设置频率：MOTOR12_64KHZ，MOTOR12_8KHZ，MOTOR12_2KHZ，MOTOR12_1KHZ。 最高转速在64KHz时达到，可以听到此频率，较低的频率和速度在1KHz时也消耗较少的能量。 电动机3和4始终以1KHz运行；其他值将被忽略。 默认位置是1KHz。

之后，有必要进行电动机测试。 测试草图可以在这里获取 。 在草图的开头，在以下类型的一行（或多行）中更改电动机编号：

 AF_DCMotor motor(…); 

绘制草图一段时间会沿着机器人的运动使电动机向前旋转，然后向后旋转。 仔细查看电动机是否沿该方向旋转，并在必要时更改连接的极性。

我们连接了超声波测距仪HC-SR04超声波模块。 引脚排列：

• Vcc
• 三角（T）
• 回声（r）
• 地线

超声波测距仪在测量上所花费的时间（根据经验确定）：

• 如果距离太长（超出范围），则最大为240毫秒
• 如果距离太短至少1毫秒
• 在大约10毫秒内确定1.5 m的距离

超声波测距仪传感器，由于其物理特性，而不是因为中国，在某些情况下无法确定到障碍物的距离：

• 如果障碍物的形状复杂，那么超声波会以不同的角度反射并且传感器是错误的，
• 超声波被软垫的家具或玩具完全吸收（即不被反射），并且传感器认为其前面没有任何东西。

换句话说，对于超声波测距仪，如果所有障碍物都呈垂直于超声波辐射方向的实心平面的形式，则理想地是极好的。

红外距离传感器可以解决一些问题。 但这也不是完美的：

• 与超声波相比，最大射程较小：0.3-0.8 m和4 m
• 与超声波相比，最小距离大：10厘米和2厘米
• 传感器的灵敏度取决于整体照度。

尽管如果将这些测距仪成对安装，则它们的工作效率将大大提高。

连接蓝牙HC-05

从数据表中可以看到“裸” HC-05的主要引脚：

• TX（引脚1）传输
• RX（引脚2）接收
• 3.3V（引脚12）电源3.3V
• GND（引脚13）接地
• PIO8（引脚31）模式指示灯
• PIO9（引脚32）连接状态，如果建立连接，输出将为高
• PIO11（引脚34）启用AT命令模式

我们的模块焊接到了分线器/基板上，那里已经有一个分压器，因此它的工作电压范围为3.3V至6V。

我们连接我们的蓝牙模块组件：

• Arduino（TX）-（RX）HC-05
• Arduino（RX）-（TX）HC-05
• Arduino（+ 5V）-（VCC）蓝牙
• Arduino（GND）-（GND）蓝牙
• LED，KEY引脚未使用

为HC-05蓝牙模块供电后，其LED指示灯应闪烁，这表示蓝牙正在工作。

打开手机上的蓝牙，找到名称为HC-05的设备并连接，密码为1234。

为了进行测试，请在Arduino中填写一个简单的草图：

 int count = 0; void setup() { Serial.begin(9600); Serial.println("Test Arduino + Bluetooth. http://localhost"); } void loop() { count++; Serial.print("Count = "); Serial.println(count); delay(1000); } 

在Android手机上，安装蓝牙终端。 我们已连接到HC-05设备，并在电话屏幕上观察到计数器递增的蠕变线。

为了使模块可以接收AT命令，您需要将其置于适当的模式-为此，您需要将KEY输出（PIO11）设置为逻辑1。在某些Breakout / Base Board上，有一个EN（ENABLE）输出而不是KEY输出，该输出可能或可能不焊接到芯片本身的引脚上。 这仅适用于HC05芯片。 那只是我的EN端子输出没有焊接在任何地方。 因此，可以用另一根导线将其焊接到芯片的端子KEY（PIO11）。 或者，在操作过程中，要将HC05置于AT指令模式，请将KEY芯片输出（PIO11）与Vcc电源输出短路几秒钟。 对于HC06，不需要KEY引脚。

软体类

注意事项 每次将程序下载到Arduino之前，请确保未将Bluetooth模块连接至Arduino。 这将导致草图填充问题。 只需断开蓝牙模块的电源或连接Arduino和RX，TX模块引脚的电线即可。

在草图的开头，在以下类型的行中更改电动机编号：

 AF_DCMotor motor(…); 

带有避障功能的自动模式草图请在此处下载 。

如果您替换字符串

 byte debug = 0; 

在

 byte debug = 10; 

这将启用调试模式。

在调试模式下，RoboCar4W不会真正行驶或行驶。 相反，激活串行端口监视器，然后您将看到它如何“虚拟”驱动。 字符串“ Forward”将被写入串行端口监视器，而不是真正的向前驱动，而不是向左转“ Return Back L（eft）”等反向。 超声波距离传感器也不执行任何操作，而是通过编程方式随机生成到障碍物的距离。

如果您更改移动算法，而不是抓住打字机在房间周围，只需要检查空闲状态，则此调试模式非常方便。

可在此处下载用于手动控制的蓝牙草图 。 草图没有调试模式，因为那里的所有东西都是透明的。 您按下按钮-机器人走了。

Adnroid蓝牙遥控车程序 。

好吧，就是这样！ 旅途愉快！