Arduino滑冰機(jī)器人

下圖顯示了組裝好的機(jī)器人。電子面包板應(yīng)安裝在機(jī)器人頂部。用尼龍搭扣將電池固定在“腹部”下方。可以取下來充電，也可以換上新充電的，還可以通過左右移動電池來調(diào)整重心。

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組裝好的機(jī)器人

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添加超聲波傳感器和伺服

該項目的目標(biāo)是借助安裝在伺服系統(tǒng)上的超聲波傳感器 HC-SR04 實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航。好吧，3D 打印部件方面的硬件已經(jīng)準(zhǔn)備就緒，功能本身已經(jīng)與電子設(shè)備一起進(jìn)行了測試。我只是簡單地添加這些項目，因?yàn)樗鼈冊诒荣惤刂谷掌跁r是這樣的，你可以選擇組裝它們并稍微玩一下，或者編寫自主導(dǎo)航和發(fā)布的代碼。:)

前保險杠應(yīng)更換為美國保險杠，傳感器支架應(yīng)組裝在第 17 個舵機(jī)的頂部。伺服本身安裝在前保險杠中。做這一切時，重心會向前移動。將機(jī)器人頂部的面包板移到后面是個好主意。

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1 / 2 ?為機(jī)器人添加美國傳感器

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連接電子設(shè)備

連接組件非常簡單。然而，有些事情值得一提。在繼續(xù)之前，我覺得有必要寫一些關(guān)于 LiPo 電池的東西（我也在我之前的項目 KITtyBot 中寫過免責(zé)聲明）。

我使用完全沒有保護(hù)的鋰聚合物電池。這可能是有風(fēng)險的，主要的危險是放電太快或太深。只要不是意外短路，第一個危險就可以避免。普通 R/C 電池的放電率為 25 C，在這種情況下允許 12 A。兩個 UBEC 將防止它在任何情況下各自高于 2 至 3 A。如果電池電壓降至 6 V，UBEC 無法為舵機(jī)和 MKR 提供電壓，這恰好是低電壓的限制，因此可以防止第二個危險。為了增加監(jiān)控，Blynk 應(yīng)用程序中安裝了一個電壓指示器。KITYBot 有一個主動電壓監(jiān)控，可以讓機(jī)器人休息，但不需要它，因?yàn)闄C(jī)器人會在電壓過高之前自行停止工作。

最后我必須強(qiáng)調(diào)，電池應(yīng)使用專用充電器充電，并按常規(guī)小心處理，切勿在無人看管的情況下充電。電池應(yīng)從機(jī)器人上拆下（使用尼龍搭扣安裝）并在防火袋內(nèi)充電，或至少與易燃材料保持安全距離，以便火勢得以遏制且不會蔓延。還要安全地存放電池。

如果您不熟悉鋰聚合物電池，請咨詢當(dāng)?shù)氐?R/C 業(yè)余愛好商店并購買電池以及合適的充電器，可能還有用于充電和儲存的防火袋/容器。這些物品通常帶有警告標(biāo)志。閱讀它們并運(yùn)用您自己的良好判斷力。:)

將兩個 UBEC 連接到電池引線。還有另外兩根電線直接從電池側(cè)饋電。在我的例子中，這些“兩根電線”是一根報廢的伺服電纜，信號線（黃色或白色）已被移除。它整齊地安裝在面包板上的公-公接頭上。然后它變得類似于 UBEC 的電源輸出線。

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我將電池連接器連接到兩個 UBEC 和電池電源線的方式。

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如原理圖所示，一個電源 UBEC 1 為伺服控制器供電。另一個 UBEC2 連接到面包板上的“上電源軌”，為 MKR 供電。如果需要，此軌稍后可用于為更多 5 V 設(shè)備供電，請參見下文。電池電源（在我的例子中是剝離的伺服電纜）連接到較低的電源軌。A1 引腳由此通過兩個電阻饋電以測量電池電量。通過這兩個電阻器，電池功率按比例降低，因此 10.6 V 轉(zhuǎn)換為 3.3 V，從而為 8.4 V 的最大電池電壓提供了相當(dāng)大的余量。

當(dāng)我第一次連接電子設(shè)備時，我遇到了抖動伺服系統(tǒng)的嚴(yán)重問題。這是一個已知現(xiàn)象，伺服控制器準(zhǔn)備添加一個電容器來平衡電壓振蕩。我看到了“經(jīng)驗(yàn)法則”，每個伺服使用大約 100 uF 的容量，在我的例子中加起來達(dá)到 1600 uF。我在我的東西中發(fā)現(xiàn)了一個 2200 uF 的電容器并焊接到卡上，一切正常。所提供的 3 A 對于所有這些數(shù)量的伺服系統(tǒng)來說有點(diǎn)低（如果所有 16 個伺服系統(tǒng)同時停止，最壞的情況是大約 8 到 10 A），但是隨著電容器的增加，功耗的峰值可能是平了。

如果您想添加美國傳感器和伺服器，還有另一個示意圖顯示要添加的內(nèi)容。伺服和超聲波傳感器都在 5 V 下工作最佳。從面包板的 5 V 導(dǎo)軌供電。這些組件本身通過從 MKR1000 獲取 3.3 V 信號來工作。但要注意一件事。來自 US 傳感器的返回信號“回聲”將為 5V。為了保護(hù) MKR1000，分壓器必須使用 2.2 和 1.0 K 電阻（或任何其他電阻比約為 1 比 2 的電阻對）。

Blynk 應(yīng)用程序

這個項目真正的新穎之處在于使用 Blynk 以便在我的 iPhone 上擁有用戶界面并能夠通過 wifi 控制它。Blynk 的使用引起了對如何編寫代碼的重新思考。Blynk 的基本規(guī)則是：

• 沒有延誤

• 避免在 loop() 中有代碼

• 使用時間（而不是做上面的兩個禁忌）

這樣做的原因（我認(rèn)為）是需要經(jīng)常調(diào)用 blynk.run() 。如果不是，一切都會變糟。我計劃重用和開發(fā)的 KITtyBot 代碼肯定打破了第二條規(guī)則，因?yàn)樗袔酌腌姷娜唛L函數(shù)調(diào)用。我可以通過偶爾在代碼中加入一個 blynk.run() 命令來讓它工作，但是當(dāng)閱讀論壇時，很明顯核心專家說“使用計時”然后是“它不是 har根本”。我把這當(dāng)作一個挑戰(zhàn)并決定重寫以適應(yīng)“Blynk方式”

所以 Arduino 每 100 毫秒調(diào)用一次函數(shù)。執(zhí)行此操作時，它要么讀取按鈕狀態(tài)以接收新命令，要么繼續(xù)執(zhí)行 100 毫秒前的操作。滑板或步行步態(tài)由幾個連續(xù)的動作組成，其中一些可以在 100 毫秒的間隔內(nèi)執(zhí)行，一些需要分成更小的部分，同步動作通常需要 500 毫秒。這一點(diǎn)，連同電源問題，在比賽截止日期前花了相當(dāng)長的時間來解決。

操縱桿控制正?；?。機(jī)器人是非常可控的，它可以前進(jìn)和后退，也可以做非常急的轉(zhuǎn)彎。我還添加了一個開關(guān)來將模式更改為一種叫做“舞蹈”的東西，在這種模式中，操縱桿改為控制身體在兩個方向上的運(yùn)動。添加更多內(nèi)容是為了顯示通過添加 Blynk 小部件和幾行代碼并使用我為 KITtyBot 開發(fā)的功能可以輕松添加新功能。正常行走和轉(zhuǎn)彎的方式與 KITtyBot 上的相同，只需按下四個按鈕之一，并在您想讓它移動時一直按住它們（我必須做的“唯一”事情就是重新考慮 Blynk）。

電池指示器只需添加一個連接到 A1 的垂直電平即可。限制是 580 到 810。這個，10.6 V 是模擬引腳上的最大值 1023，電平測量值在 6.0 到 8.4 V 之間（電池應(yīng)在該限制內(nèi)運(yùn)行）。小部件每秒更新一次。

如果添加了 US 傳感器，則距離測量由標(biāo)記值小部件完成。還添加了一個滑塊來移動平移伺服。后者的值限制在 20 到 160 之間，以便在伺服系統(tǒng) 0 到 180 度的操作范圍內(nèi)發(fā)出命令（為端點(diǎn)提供 20 度的余量）。

下圖顯示了我如何在 iPhone 上組織小部件。我在 Arduino 代碼的開頭添加了關(guān)于如何定義每個小部件的注釋。

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我在 Blink 應(yīng)用程序中的小部件。

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校準(zhǔn)舵機(jī)

這張來自 KITtyBot 的圖片展示了如何定義不同的幾何參數(shù)。相應(yīng)的變量可以在 Arduino 代碼中找到。

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不同幾何參數(shù)的變量

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在使用機(jī)器人之前，應(yīng)微調(diào)中心位置。這是通過在代碼中編輯數(shù)組 servodeg0 來完成的：

const int servonum = 16; // The amount of servos
const float servodeg0[servonum] = {90, 90, 90, 90, 90, 90, 90, 90, 90, 90, 90, 90, 90, 90, 90, 90};

這些值的順序?yàn)?alfa、beta gamma 和前/左、后/左、前/右、后/右。所以右前方的beta是數(shù)組中的第八個位置或者servodeg0[7]（數(shù)組的編號從0開始）。最后四個是腳舵機(jī)，順序?yàn)?f/l、r/l、f/rr/r。

還有一個稱為 servodir 的數(shù)組，用于定義舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。

const int servodir[servonum] = {  +1, +1, -1, -1, -1, +1, -1, -1, -1, +1, +1, +1, -1, -1, -1, -1};

我使用的舵機(jī)沿逆時針方向從 0 度移動到 180 度。我在某處讀到有舵機(jī)朝另一個方向移動。在這種情況下，陣列 servodir 必須一直改變它們的符號。

啟動 Arduino 并檢查所有舵機(jī)的角度。采取措施，看看一切看起來都是筆直和對稱的。

然后在客廳地板上溜冰。:)