如何使用Arduino制造出一個精靈寶可夢Go孵蛋車？

這篇文章來源于DevicePlus.com英語網(wǎng)站的翻譯稿。

精靈寶可夢Go是全世界最受歡迎的手機游戲之一。捕捉精靈寶可夢有很多技巧，但是今天我們將構(gòu)建一個Arduino精靈寶可夢Go車，使您可以更容易地完成孵蛋。精靈寶可夢Go孵蛋車旨在協(xié)助玩家孵化游戲中的蛋，最終通過制造一輛車并攜帶您的個人手機來完成。我們將對常規(guī)的RC車進行修改，并加載一些組件，例如用于藍牙控制的HC06模塊和用于檢測物體以在撞上障礙物前轉(zhuǎn)彎的HC-SR04距離傳感器。游戲中有三種類型的蛋，車輛具有調(diào)整機制來適應(yīng)不同的孵蛋里程。在本教程中，我們將介紹兩種蛋（3km和5km）。

目標(biāo)

1.車輛根據(jù)用戶指定的距離進行移動。

2.車輛具有避障功能

3.通過藍牙進行無線控制。

硬件

? Arduino Uno

? RC車

? L9110S H橋

? HC-SR04 超聲波傳感器

? HC06 藍牙模塊

軟件

? Arduino IDE

? 藍牙終端應(yīng)用程序

? https://github.com/formus14/PokemonGO

工具

? 面包板

? 螺絲刀

? 烙鐵

組件概述
I. H橋

圖1：L9110S H橋步進電機雙直流驅(qū)動控制器

圖2：H橋概要圖示

H橋中的H來自上圖中四個電機連接所構(gòu)成的H形。我們使用H橋而不是直接使用Arduino的GPIO主要因為我們想用外部電源來給電機供電，這樣就不會影響Arduino的電源供給。

下表顯示了H橋如何根據(jù)開關(guān)狀態(tài)進行操作。S1和S2是前部電機的端子，而S3和S4是后部電機的端子。

表1：H橋開關(guān)表

II. 超聲波傳感器

圖3：HC-SR04 超聲波傳感器

我們將一個典型的HC-SR04超聲波傳感器用于實現(xiàn)避障功能。超聲波傳感器發(fā)出一個高頻脈沖，然后計算脈沖的反射波返回的時間。該時間對應(yīng)于傳感器與最近的障礙物之間的距離。傳感器有兩個開口：一個發(fā)射超聲波，另一個接收超聲波。

III. 藍牙模塊

圖4：HC06藍牙模塊

如果您想要找一個低成本的藍牙模塊，那么HC06能夠滿足您的要求。雖然它的覆蓋范圍很?。?0米），但是可以用于有低功耗要求的項目中。

HC-06模塊有兩種模式：主模式和從模式。主設(shè)備具有存儲最后配對的從設(shè)備的功能。主設(shè)備將搜索最后配對的從設(shè)備，直到建立連接。如果按下“喚醒”按鈕，則模塊內(nèi)存將會丟失并開始搜索新的設(shè)備。

在我們的項目中，我們將遙控器（移動電話）作為主設(shè)備，將RC車作為從設(shè)備。只要RC車在連接范圍內(nèi)，就會自動與主設(shè)備連接。

步驟1：構(gòu)建一個小車！

對于本項目，我選擇購買一輛RC車并進行拆解和改造，以添加前面所提到的其他組件。您也可以使用任何可用的車輛。畢竟，這只是一輛有兩臺電機（每個電機都有兩個端子）的小車。

圖5：改造前的RC車

圖6：RC車（底視圖）

我在這里想要做的是移除所有不再使用的塑料覆蓋物/裝飾物。我直接通過擰開RC車兩側(cè)的螺釘完成了拆卸。

圖7：無蓋RC車及其主控制器板

卸下蓋子后，您會看到一些電線和主控制器板。之后不會使用這個主控制器板，因此可以將其卸下。我們需要保留用于與輪胎機械連接的電機電線，其他的電線就可以拆卸了。

圖8：RC車基底

您會看到兩根電線從兩個電機引出。您可以通過將9V電池的正極連接到一根電線，然后將另一根電線接地來對其進行測試。如果您不想執(zhí)行查找電機電線端子這一步驟，則可以購買兩個裝有直流3-6v齒輪電機的塑料輪胎輪，就像此處的這樣。

步驟2：設(shè)置藍牙模塊

我們將使用一個簡單的藍牙終端應(yīng)用程序來發(fā)送數(shù)據(jù)，并檢查模塊是否捕獲了串行監(jiān)視器上的數(shù)據(jù)。

首先，我們必須按照下圖所示方式連接模塊：

圖9： HC06藍牙模塊與Arduino UNO的連接/? c-sharpcorner

上傳該草圖，并確保上傳草圖時斷開TX和RX，因為這些引腳負責(zé)與PC進行UART通信。

https://github.com/formus14/PokemonGO/tree/master/Milestone%20sketches/BluetoothTest

如果您不熟悉Arduino通信協(xié)議，請隨時查閱我們的Arduino通信協(xié)議教程!

成功上傳后，按照接線圖重新連接TX和RX，然后下載該應(yīng)用程序：Bluetooth Terminal HC-05

這個應(yīng)用程序可以使我們通過藍牙對RC車進行控制，而且您可以用應(yīng)用程序終端傳送任何類型的指令。該應(yīng)用程序有5個按鈕，您可以通過按下其中的按鈕來選擇發(fā)送特定的指令。

當(dāng)您打開應(yīng)用程序時，它將自動搜索可用的設(shè)備。根據(jù)模塊版本，您將會找到名為“HC-05”或“HC-06”的模塊。連接到模塊，您將看到嵌入式LED在閃爍。

如下圖所示，將應(yīng)用程序連接到模塊后，嵌入式LED將停止閃爍，并在整個連接過程中都保持穩(wěn)定亮起。您可以以此來判斷藍牙是否成功配對！

現(xiàn)在可以嘗試編寫任何文本，并注意Arduino串行監(jiān)視器上所發(fā)生的情況。

我們寫入“test ..”看看會發(fā)生什么。

將串行監(jiān)視器中的波特率設(shè)置為9600，您將在屏幕上看到文本信息。

注意：發(fā)送文本之前，請以9600波特率打開串行監(jiān)視器。

如果有任何問題，請重新檢查連線和嵌入式LED（如果它們在非穩(wěn)定狀態(tài)下發(fā)光）。

在應(yīng)用程序上創(chuàng)建控制按鈕

在同一應(yīng)用程序上，您可以添加發(fā)送特定數(shù)據(jù)的按鈕。例如，按鈕“Press Here”可以發(fā)送字符串“I love Pokemon GO”或者任何您想發(fā)送的指令。

我選擇創(chuàng)建5個按鈕來用于5種不同的功能：2個按鈕用于控制方向（左右）。1個按鈕用于停止車輛，2個按鈕用于控制在找到您的寶可夢之前所需要的孵蛋里程（3km或5km）。

想要選擇按鈕名稱對應(yīng)發(fā)送的數(shù)據(jù)，請用力按下任意按鈕，控制窗口將會被打開。

您可以指定按鈕的名稱（我選擇了“Left”），然后在指令部分指定從應(yīng)用程序發(fā)送的數(shù)據(jù)或字符。我選擇了“l(fā)”，可以在之后的Arduino代碼中再次確認是否接收到了“l(fā)”。

與“Left”按鈕相同，您可以指定按鈕名稱和相應(yīng)要發(fā)送的數(shù)據(jù)。只要發(fā)送的字符與您在Arduino代碼中指定的字符相匹配，發(fā)送什么字符都可以。但是還是建議您使字符與名稱一致（如“r”代表“Right”,“l(fā)”代表“Left”等等），以免造成混淆。

按鈕3Km將字符“3”發(fā)送給Arduino，以激活計時器，一旦接收到該字符，計時器便開始計算車輛所行駛的距離。

按鈕5Km將字符“5”發(fā)送給Arduino，以激活計時器，一旦接收到該字符，計時器便開始計算車輛所行駛的距離。

字符“s”命令車輛停止。添加此按鈕用于緊急情況下停車或一般狀況下讓車輛停止。

現(xiàn)在，我們已經(jīng)添加了5個按鈕。

您還可以通過寫入字符或指令來激活這些功能，就像我們之前通過發(fā)送“testing..”來實現(xiàn)的那樣。我們通過寫入“b”添加了汽車向后移動的功能。您可以通過組合傳感器的多種函數(shù)來創(chuàng)建自己的功能（如自動泊車）。

步驟3：將H橋與電機端子連接

您需要將H橋連接到2個電機和Arduino上，如下所示：

圖10：H橋連接

草圖 :

https://github.com/formus14/PokemonGO/tree/master/Milestone%20sketches/Hbridge

步驟4：確定汽車速度/行駛距離

確定行駛距離的最簡單方法是速度x行駛時間。

圖11：速度，距離和時間之間的關(guān)系

在假設(shè)車的速度恒定的前提下，我使用了外部測量的方式來確定車輛的平均速度。還有其他可以用于確定距離的方法：可以使用GPS模塊，通過旋轉(zhuǎn)編碼器測量車輪的RPM或者使用霍爾效應(yīng)傳感器。這些方法都會消耗主電池的能量，而這是我希望盡量避免的。您只需要將起點和終點突出地顯示出來，然后測量出車輛經(jīng)過該范圍所花費的時間，就可以簡單地計算出速度。

圖12：測量車輛所要行駛區(qū)域的固定距離

我標(biāo)記了汽車所行使區(qū)域的多個固定距離，然后檢測出所花費的時間，從而計算出汽車的平均速度。

在我的項目中，車輛在2秒內(nèi)行駛了1.1米，速度=(1.1) / (2)= 0.55 米/秒。

我又進行了幾次試驗來測量速度。每次試驗的速度幾乎都相同。使用這些數(shù)據(jù)，我們可以計算出車輛達到所需里程花費的時間：

1.1 米 — 2 秒 ( 2/60 分鐘)

5 米 — 9 秒 ( 9/60 分鐘)

3,000 米 ( 3 Km) — 1.5 小時

5,000 米 ( 5 Km) — 2.5 小時

? 行駛3 Km所需時間 = ( 3000 X (9/60 ) ) / 5 = 90 分鐘 = 1.5 小時

? 行駛5 Km所需時間 = ( 5000 X (9/60 ) ) / 5 = 150 分鐘 = 2.5 小時

? 行駛10 Km所需時間 = ( 10000 X (9/60 ) ) / 5 = 300 分鐘 = 5 小時

這些結(jié)果與三個重要因素相關(guān)：電機功率，電池功率以及增加了部件之后車輛的總重量。

步驟5：將手機放在車輛上并上傳最終草圖

我已經(jīng)用塑料手機殼和橡皮筋將手機固定在了車輛上，如圖13所示。您可以使用3D打印制造手機殼，或者直接使用任何可以達到相同目的的手機殼。

對于該項目，我們不需要使用任何庫。所有的需要的函數(shù)都在主草圖中。

不要忘記更改定義的車速，使其與以下所示的已定義部分中的車速匹配：

圖13：最終的精靈寶可夢Go車（側(cè)視圖）

圖14：最終的精靈寶可夢Go車（頂視圖）

技巧和竅門

? 每當(dāng)您上傳草圖時，都要從Arduino斷開RX線，否則會出現(xiàn)編譯錯誤。這是因為引腳0和1負責(zé)UART通信，開發(fā)板將會接收來自PC端的代碼。

? 一定要選擇可充電電池。我使用過Nikko可充電電池組。這種電池在RC車領(lǐng)域非常受歡迎。

? 選擇H橋模塊而非H橋PIC，PIC很容易發(fā)熱，H橋模塊板上嵌有散熱器，可以防止這種情況產(chǎn)生。

在這里，我們構(gòu)建了低成本、低功耗、功能強大的精靈寶可夢Go車。完成組裝很容易，但是仍有很多可以提升的地方。我們可以添加更多的傳感器來實現(xiàn)高級功能，也可以通過升級電機和電池來加快行駛速度。我們還可以使用覆蓋范圍更大的藍牙模塊來實現(xiàn)更長距離的控制。請繼續(xù)關(guān)注這個有趣項目的進展！如果您有任何改進建議，請隨時與我們分享！

Rabindranath Andujar

Rab擁有計算物理學(xué)博士學(xué)位，是計算、自動化和復(fù)雜系統(tǒng)領(lǐng)域的專業(yè)科研人員。Rab還擁有電子、機器人和數(shù)字制造方面的經(jīng)驗。

審核編輯黃宇