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实验机器人制作过程(图文) 从对机器人感兴趣开始，买了一堆书，也看了很多资料，决定先从最简单的车轮机器人开始做。普通电脑虽然强大，但是不能直接采集外界环境的物理数据，也不能直接控制电机。查找了下，虽然可以直接在电脑上接 USB 接口的数据采集器用于采集传感器的数据，也可以使用 PCI 的电机控制卡来驱动各种电机，不过成本有些高，暂时不考虑了。找了一圈，发现还是单片机方案廉价，顺便可以学习下单片机控制和作一些电路实验。于是最终决定实验方案采用单片机来做了。 下面是采购的零件： 8 位单片机 Atmega168 开发板。 电路面包板和连线用于驱动车轮的两个减速电机。没有找到合适的齿轮，自己也没有加工设备，图简单，所以直接用集成减速齿轮的电机代替了。距离传感器，作为机器人的主要传感器，用来探测障碍物的距离。使用的是常用的红外距离传感器作为机器人的眼睛。舵机，用来控制机器人“眼睛”的方向。一堆零件：下一步就可以验证简单的功能了 实验 接下来先搞清楚怎么用单片机。 Hello world 先让单片机跑起来再说。习惯了操作系统下编程，第一次用单片机还真有些不习惯，担心遇到问题，不过比较顺利。这个程序用来点亮单片机上的一个 LED 。 代码： int ledPin = 13; // LED connected to digital pin 13 void setup() { pinMode(ledPin, OUTPUT); // sets the digital pin as output } void loop() { digitalWrite(ledPin, HIGH); // sets the LED on delay(1000); // waits for a second digitalWrite(ledPin, LOW); // sets the LED off delay(1000); // waits for a second } 以间隔 1000ms 的时间把单片机的第 13 个 Pin 脚循环输出高低电平，从而达到点亮和熄灭 LED 功能。很简单，就是验证下单片机是否可用。 控制舵机舵机就是遥控模型上用来控制的，其实就是一个带闭环控制的电机，能转动到指定的角度。 工作原理是：控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压。它内部有一个基准电路，产生周期为 20ms ，宽度为 1.5ms 的基准信号，将获 得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。 最后，电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动 电位器旋转，使得电压差为 0 ，电机停止转动。 在程序中控制舵机的转动角度，就是生成不同脉宽的 PWM 就行了。 上面的代码简单的生成一个 PWM 驱动舵机旋转，比较简单。 代码中用 delay 来实现延时，如果是同时控制多个舵机，用这样的代码是不行的，需要自己计算时间。因为用 delay 整个单片机都“休息”了，无法执行任何代码。在实际实现中，还需要不断的读取传感器输入和进行其他处理。 红外距离传感器 传感器介绍： SHARP 红外距离传感器，用于模型或机器人制作，可以用来测量距离。每个模块赠送一根 15cm 长 PH2.0 的单头排线 . 技术规格： 探测距离： 10-80cm 工作电压： 4-5.5V 标准电流消耗： 33-50 mA 输出量：模拟量输出，输出电压和探测距离成比例 接好电源，把模拟信号输出端接在单片机的模拟输入 Pin 就行了。 测试代码： int potPin = 2; int ledPin = 13; int val = 0; void setup() { pinMode(ledPin, OUTPUT); } void loop() { val = analogRead(potPin); digitalWrite(ledPin, HIGH); delay(val); digitalWrite(ledPin, LOW); delay(val); } 运行结果， led 随着传感器距离的变化闪烁间隔也随着变化。控制电机 常用的直流电机使用 L293D 来控制，使用 H293 的电路如下： 不过在验证是发现，对于小电机，直接用单片机的 PWM 端子来输出不同电压的来控制速度也是可行的，虽然不太精确，但是对于实现运动特征是足够了。单片机无法输出真正的线性模拟电压， PWM 是通过调整空占比间隔来模拟不同电压值的。 测量了电机在空载和负载情况下电流都只有几十毫安，所以先采取这种简单的办法验证。 直接把电机接到单片