NE555 制作简单的自动寻光源小车.pdfVIP

在日常生活和学习中充斥着高新技术的今天，低技术“”表达的是回归自然和传统，去挖掘人类早已拥有

的聪明才智。低技术不要求我们一味地追求技术的尖端化，但其所展现的科技成果和科学理念同样精彩。

本文将通过一部寻光机器人的制作，向大家展示低技术的魅力。

一、低技术机器人

寻光机器人，相信很多机器人爱好者都曾经研究和实际制作过。常见的设计思路是采用一对光电传感

器检测环境光，传感器的输出信号送入单片机I/O口，或者AD口（进行AD变换，视传感器输出信号而定），

经过程序算法，电机驱动电路来驱动一对减速电机或者步进电机做差速运转，带动机器人向着光线强的位

置运动。这类解决方案，从机器人电子部分的造价来看，现在市场上机器人专用光电传感器大概在20元一

只；单片机，常见的51、AVR、PIC在5～10元，与之配套的PCB工程板在50元左右；双电机驱动芯

片L293、L298在8元左右；此外还有单片机编程所需的配套软件，下载烧录硬件等。

那么，用低技术的设计思路来制作一个寻光机器人，可以把电路简化到什么程度呢？它的造价又可以

做到多低呢？答案是只需要三个元件：一片NE555和一对光敏电阻。这个低技术机器人的电子部分，造价

将小于1元。NE555寻光机器人的线路如图1所示。它是由GrantM在2001年设计的。

从图1中可以看出，NE555工作在双稳态，第2脚和6脚连接在一起构成施密特触发器模式。光敏电

阻构成机器人的虚拟视野，用来检测机器人前方的环境光。机器人的左眼与右减速电机、右眼与左减速电

机，是彼此协同工作的，根据双眼检测到的环境光线的差异，由NE555驱动两只电机做差速运转，驱动小

车向着光线的方向前进。从电路的角度来看，非常简单，但是其实质上是一部可以移动的模拟计算机，光

敏电阻是这部计算机的输入设备，电机是输出设备。注意机器人在物理结构上对两个光敏电阻和减速电机

的安装位置有严格要求，图1中所示的左右方位是从车尾向车头看的，还需要注意两只电机的极性不可接

反，否则会出现机器人运转紊乱的现象。

表1归纳了机器人在不同环境光下的运动特性。,受光敏电阻夹角位置，元件电气对称性，环境光的

变化，电机和车体的结构的影响，实际机器人的运动方式非常复杂。笔者制作的这只机器人，放在中厅会

寻着光线自己跑到阳台，在阳光下是做一种不规则的8字转动；在无光的环境下做顺时针转动。最奇妙的

是，因为我使用了高灵敏度快速响应的光敏元件，这部机器人甚至可以感觉“”到墙壁的反光，对墙壁，衣

柜，桌子腿这些浅色高反光物体表现出一种避障特性（靠近墙壁会自己拐弯）。下面是我制作NE555寻光

机器人的过程。

二、制作寻光机器人

业余制作机器人是一件非常有趣的事情，爱好者不光要处理好电路的问题，还要解决机械结构的问题。

而制作一部个性十足的移动式机器人的底盘，就需要好好动一番脑筋了。

制作这个底盘的原则是在满足功能的前提下，结构尽量简单，同时兼顾一点艺术性。

从图2中可以看到，这部机器人移动平台使用的是最常见，最普通的材料。轮胎、减速电机和万向轮

是入门级小车机器人的标准配置，在网上可以很容易买到。车体使用一片覆铜板边角料加工而成。为了简

化结构，替换方便，电机和电池盒使用双面胶带粘接的方式与车体固定。NE555选用常见的8脚双列直插

式封装，方便焊接。光敏电阻没有特殊要求，可以使用能买到的任意规格的光敏元件，有的LED二极管也

呈现出光敏特性，也可以直接拿来用。我使用的是一对直径5mm的红外线接收管，反相串联在+6V电源

与地之间。红外线二极管的好处是适应光线范围大，响应时间比光敏电阻快，在阳光、灯光甚至家电遥控

器下都可以灵敏的动作。

我使用一片厚度1.5mm的单面环氧树脂覆铜板作为机器人的主体结构（见图3）。覆铜板质轻，而

且有着很好的强度和韧性，也很容易加工。铜皮一面作为机器人的顶部兼电源地，这样有两个好处：一是

可以在铜皮面上迅速的搭建起机器人的电子部分；二是美观，黄铜的颜色使这部机器人看起来别具一格。

机器人头部的万向轮使用四组M3螺钉螺母固定在主体上（见图4）。需要注意在万向