侵权投诉
当前位置:

OFweek电子工程网

嵌入式设计

正文

PVC-Robot【1号】疯狂的小强·避障机器人

导读: 作为PVC系列机器人的第二个项目,这里将介绍一个电路最简单的机器人,其不仅不需要单片机芯片,就连最普通的电阻、电容等电子元件也不用,完全是一个仅由电池、开关、马达组成的最基础的电学电路,一般只要有基本的物理电学基础就可以自行制作了。

  一般智能的机器人都是用单片机芯片(MCU微处理器)做控制,简单一点的也需要由一些电阻、电容之类的电子元件组成的电子电路做控制。作为PVC系列机器人的第二个项目,这里将介绍一个电路最简单的机器人,其不仅不需要单片机芯片,就连最普通的电阻、电容等电子元件也不用,完全是一个仅由电池、开关、马达组成的最基础的电学电路,一般只要有基本的物理电学基础就可以自行制作了,也正因为如此,在本PVC系列教材没有进到深入内容的时候就对其进行介绍。

  本项目主要面向DIY机器人的初学者,可以让大家回顾一下物理电学基础,然后侧重在练习动手制作能力,包括基本的机械结构的设计与制作,以及基本的电路连接技能。如果是对此已经非常熟悉的朋友,可以跳过本章节。

 

  

 

  这是一个简单的避障机器人,所谓“避障”即避开障碍物,实际上就是遇到障碍物时会转弯掉头。

  在此,我给本项目的避障机器人再起一个外号——疯狂的小强。

 

  一、基本原理

 

  本项目的避障机器人采用三轮传动结构:前面左右两边的两个轮子是主动轮,各接一个电机作为动力;后轮是从动轮,起到平衡的作用。

  1、运动机理

  控制前面两个轮子的转动方向就可以控制整个机器人行进的方向:

  1、左右两个前轮都向前转,则机器人向“正前方”直线前进;

  2、左右两个前轮都向后转,则机器人向“正后方”直线倒退;

  3、左前轮向后转,右前轮向前转,则机器人将以后轮为轴心逆时针转动,即实现向“右后方”转弯倒退;

  4、左前轮向前转,右前轮向后转,则机器人将以后轮为轴心顺时针转动,即实现向“左后方”转弯倒退。

 

  

 

  2、控制原理

  在机器人的头部用钢丝做两根触须,一左一右各连接到一个碰撞开关,分别控制两个前轮的旋转方向。

  特别注意,左右触须与对应控制的电机是交叉过来的,即:左边的触须连接右边的碰撞开关,控制右边的电机;右边的触须连接左边的碰撞开关,控制左边的电机。

 

  

 

  (1)无障碍物

  当前方都没有障碍物,左右两个轮子都向前正转,则机器人向“前方”直线前进。

  (2)左前方有障碍物

  当左前方有障碍物,在左边触须碰到障碍物时,控制右边的轮子反转,则机器人向“左后方”倒退并转弯,即方向转向了障碍物的右边,从而避开了左边的障碍物。

  向后倒退转弯会持续一会,在完成转弯之后,左边触须不再碰到障碍物,则两个轮子都正转,机器人继续向新的没有障碍物的“前方”直线前进。

  (3)右前方有障碍物

  当右前方有障碍物,在右边触须碰到障碍物时,控制左边的轮子反转,则机器人向“右后方”倒退并转弯,即方向转向了障碍物的左边,从而避开了右边的障碍物。

  向后倒退转弯会持续一会,在完成转弯之后,右边触须不再碰到障碍物,则两个轮子都正转,机器人继续向新的没有障碍物的“前方”直线前进。

  (4)正前方有障碍物

  当正前方有障碍物,左右两边的触须都会碰到障碍物,控制左右两边的轮子都反转,则机器人向“正后方”倒退,从而避开障碍物。

  在直线倒退持续了一会后,左右两边的触须都不再碰到障碍物,则两个轮子都正转又变成直线前进;然后又会遇到正前方的障碍物又会直线倒退,再直线前进……如此反复变成一个死循环。

  理论上会出现以上这样的问题,但是实际上并不会,因为无论是左右轮的摩擦系数有所差异,还是左右两组电机的驱动功率有所差异,或是左右两组电机的电源的电量有所差异,又或是障碍物左右两部分表面的光滑程度有所差异,都会导致实际上左右两边的触须碰到障碍物有一个时间差,都无法做到两边轮子同时反转,也就是说向后倒退的时候不是完全的直线而是会有所偏移。而且即便第一次是直线后退,但在往复几次碰撞之后肯定会出现偏移,最终解除循环避开障碍物向新的方向前进。

  在以上视频中,我们也可以看到这一有趣的一幕,机器人连续几次反复撞上“墙壁”,最后还是会重新转向另外的方向。

  从视频中,我们除了看到以上这种特殊情况外,另外还有一种情况,就是有些时候机器人会卡在墙角停顿了好一阵,然后才转向。这是因为有些时候由于触须碰撞墙壁的角度比较偏,不是正面碰撞,导致碰撞的力度不够,触须无法立即触发碰撞开关响应,而机器人在电机的推动下不断的挤向墙壁,缓慢的挤压后才触发了碰撞开关控制转向,也就是看到了机器人在墙角停顿了一会才转向的情景。出现这情况,如果电机的输出功率不足,或是由于电池的电量下降导致动力不足,可能会导致机器人在墙角无力挤压触发碰撞开关,最终变成卡死在墙角,这个时候要么是换大功率的电机,要么就是换新电池。

1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  下一页>  
声明: 本文由入驻OFweek公众平台的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

我来说两句

(共0条评论,0人参与)

请输入评论

请输入评论/评论长度6~500个字

您提交的评论过于频繁,请输入验证码继续

暂无评论

暂无评论

文章纠错
x
*文字标题:
*纠错内容:
联系邮箱:
*验 证 码:

粤公网安备 44030502002758号