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如何DIY智能小车,需要哪些东西?

很多初学者可能都是看了一些视频或是现场的比赛,勾起了儿时的美好回忆,兴起了自己动手制作机器人的念头,很多人可能并不是嵌入式开发的业内人士,甚至没有听说过单片机、步进电机这些名词,看着别人满地乱跑的各种机器人,颇有无处下手的感觉。有的人一上来就准备做一个可以双足行走的人形机器人,可以平稳行走,可以靠摄像头来读取环境信息,可以语音识别,最好还可以变形……

我的意见是:新手最好还是老老实实的从小车开始吧。人形机器人可以说是一个系统的大工程,不是一个人玩的起来的,而且资金上的投入也是不可计量的。一个人形机器人的成型产品最少要卖到几千块——要知道,你在开发过程中是不可能没有错误投入的。机器人小车技术上门槛较低,资金投入也少,市场上的各种产品和零配件的支持也较多,虽然简单,但可以实现的功能可一点也不少。
我在这里凭自己的经验介绍一些自己动手制作机器人小车的基础知识,如果你是曾经自己动手做过的高手,那么你可以绕行,我这里介绍的都是为未入门者准备的最基本的理论知识和一些动手经验。
机器人可以分为三部分——传感器部分、控制器部分、执行器部分。

控制器部分:接收传感器部分传递过来的信号,并根据事前写入的决策系统(软件程序),来决定机器人对外部信号的反应,将控制信号发给执行器部分。好比人的大脑。

执行器部分:驱动机器人做出各种行为,包括发出各种信号(点亮发光二极管、发出声音)的部分,并且可以根据控制器部分的信号调整自己的状态。对机器人小车来说,最基本的就是轮子。这部分就好比人的四肢一样。
传感器部分:机器人用来读取各种外部信号的传感器,以及控制机器人行动的各种开关。好比人的眼睛、耳朵等感觉器官。

好的,现在我们来分析一下机器人小车的避障行为控制:机器人正在行走过程中(人在路上走),忽然接收到装在机器人前部的传感器发来的一个“左前方有障碍物”的信号(人眼发现左前方有一根电线杆),我们事先写在机器人控制芯片中的程序算法要求机器人发现左前方有障碍物就往右边转(人发现左前方有电线杆就应该往右躲——什么,你还要继续往前走?你牛!那我就等着听响了,哦,原来你只是想去看上面的小广告……),控制芯片对机器人的驱动器——或是轮子,或是双足——发出向右转的指令(人大脑发出向右转的指令,通俗点说就是“拐了拐了”),此时机器人的执行器部分应该立即响应控制器的指令,改变自己的状态,使机器人的前进方向改变,避开障碍物(恭喜你,躲开了电线杆)。

 

怎么样,是不是有了点机器“人”的意思?

 

那么这三部分是怎么联系起来的呢?很简单:电!其实机器人小车就是一个电子作品,传感器将外部的光信号、声音信号、温度信号等全部转换为控制部分可以接受的电信号,控制系统发出的指令也是各种电信号,通过执行部分转变为电机输出的扭矩、声音、光信号等等。

 

说了这么多那么作一台智能车需要哪些部件呢?

智能车需要哪些东西呢?

1.一台车底盘这个可以自已DIY ,建议买现成的价格不贵形状好看:

/showcourse.asp?id=34

具体的看这篇文章介绍了各种底盘

到店铺里看小车底盘链接:

http://xmdzpj.taobao.com/?q=%D0%A1%B3%B5%B5%D7%C5%CC&searcy_type=item&s_from=newHeader&source=&ssid=s5-e&search=y&initiative_id=shopz_20120630

如果相自已DIY 可以买如下东西(注意自已DIY需要很多工具,如手钟,美工刀等等)

自已搞一块万能板,亚克力,或是木板作为底盘

如果是DIY三轮小车需要购买如下东西:

电机轮子二只:

http://item.taobao.com/item.htm?id=10374688837&
万向轮一只:

http://item.taobao.com/item.htm?id=12354726668&

紧固件二套:

http://item.taobao.com/item.htm?id=13042203461&

如果是DIY四轮小车需要购买如下东西:

电机轮子四只:

http://item.taobao.com/item.htm?id=10374688837&

紧固件二套:

http://item.taobao.com/item.htm?id=13042203461&

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.有了小车底盘那么还需一个驱动器。

驱动器是什么东西呢,小车工作电流一般是每个电机200-400MA 有些更大,如果一个小车是二个轮子,那么总的电流在400-800MA左右,这些电机轮子都是要接受单片机指令执行相应的动作,而市面有的单片机IO口一般只能提供5MA到10MA的电流,驱不动电机,所以需要搞一个驱动模块。常见的驱动模块有用自已三极管搭的H桥电路/showcourse.asp?id=20(复制到IE)

也用专用的L298N,L293D驱动芯片。建议用专用芯片,我们店里也有相应的驱动模块:

http://item.taobao.com/item.htm?id=14250684837& L293D驱动模块集成LDO稳压芯片 即可以驱动驱动四个直流电机,或是二个步进电机,同时可以输出5V 给单片机,传感器,外设等提供电源(非常好用)

http://item.taobao.com/item.htm?id=3963607219& L298N驱动模块集成LDO稳压芯片 即可以驱动驱动二个直流电机,或是一个步进电机,同时可以输出5V 给单片机,传感器,外设等提供电源(非常好用),与下一款升级款相比 输出5V的电源大约只有300MA左右,

只能提供给单片机,传感器,小舵机等外设供电.同时输入最大电压为,12V

http://item.taobao.com/item.htm?id=17858716605& 另一款L298N驱动模块(升级版)集成了DC-DC 即可以驱动驱动二个直流电机,或是一个步进电机,同时可以输出5V 给单片机,传感器,外设等提供电源(非常好用),与老款相比 输出5V的电源大约有2A左右,

能提供给单片机,传感器,舵机,等等大电流外设使用。最大输入电压,30V..因为采用DC TO DC方式,稳压效率非常高,高达92%。

当外这些都可以自已DIY,自已到店里买芯片,用万能板自已作。

3.小车所需的能源

可以用普通的AA5号电池,但一般采用低内阻的充电电池,充电电池套装。

http://item.taobao.com/item.htm?id=140***5186***& 7.2V 1300MA充电电池套装

http://item.taobao.com/item.htm?id=140***298414& 6V 1300MA充电电池套装

电池是选6V的还是7.2V的呢?

我们建议三轮小车可选6V的,四轮小车选7.2V

 

 

 

4.控制器(小车很重要的一部分相当于大脑):

我们店里有三款控制器:当然这些都可以自已DIY,搞电子的都应会焊点东西

51单片机控制器:这款控制器主控芯片是STC89C52 属标准的51核的单片机,也可以用增强型51单片机芯片,STC12C5A60S2 内带PWM,AD ,1T运行速度(主流),集成USB转串可以直接用USB下载程序。集成数码管,舵机,红外避障,12864,1602,无线模块,等接口,板载输入按键。控制板休积小,非常适用于小车。在不用的时候可作用学习板使用,附带一个光盘内容丰富

http://item.taobao.com/item.htm?id=8572366257

AVR单片机控制器:这款控制器主控芯片是ATMEGA16 属标准的AVR核的单片机, 内带PWM,AD ,EEPORM,I2C。单周期运行速度(主流)。集成数码管,舵机,红外避障,12864,1602,无线模块,等接口,板载输入按键。控制板休积小,非常适用于小车。在不用的时候可作用学习板使用,附带一个光盘内容丰富

http://item.taobao.com/item.htm?id=13182355575

Arduino 控制器: 此款控制器也属AVR控制器(外国人开发的一款开发平台,傻瓜化的编程,内带丰富的库函数,使用非常方便),个人认为此款控制器,适用于非电子专业的人用

http://item.taobao.com/item.htm?id=14174241951&

 

这四部分都是必备的,有这四样东西,就可以让小车走起来了,至于要怎么走,就要看传感器了

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.小车需要的各种传感器:

寻迹传感器:一般用来识别黑白线,小车沿着这条黑白线行走,就需要寻迹传感器

原理:寻迹传感器通常采用红外的方式,红外管发射出来的红外光通过地面(白色)反射回来,在接收管里收到信号,一旦碰到黑线,那么红外光都被吸收,接收管没有接收到信号,从而得知传感器是否压线:从而调整小车运行方向

四路红外寻迹模块:(可以通过换探头方式,改为避障方式)

http://item.taobao.com/item.htm?id=10359320487

http://item.taobao.com/item.htm?id=14276165232& (避障探头)

单路寻迹模块(RPR220):

http://item.taobao.com/item.htm?id=12925581479&

单路寻迹模块(TCRT5000):

http://item.taobao.com/item.htm?id=13698464058&

RPR220 和TCRT5000模块使用方法完全一样,RPR220灵敏度要高一些

那么单路寻迹模块需要几个呢,最少二个可以左右各装一个。比较好折方案是三个,中间一个一直压黑线,左右各一只. 最好是四个,就可以走比较复杂的线,当然这些是不限的,传感器超多,小车走的更好。

避障传感器:

避障传感器有很多种,如红外,超声波。

红外的1:

http://item.taobao.com/item.htm?id=7518033145 3-80CM探测范围

背面图有一个电位器可以调节障碍的检测距离,一旦调节好电位器(如调节好的最大距离60cm)则在有效距离内(如40cm处有障碍物、10cm处有障碍物)则输出低电平,低电平刚好给单片机识别。使用方便,但不能实时探测离前方障碍物有远,只能探测有没有障碍

配套支架便于安装:

http://item.taobao.com/item.htm?spm=2013.1.0.100&id=9671234205

红外的2:

http://item.taobao.com/item.htm?id=13570187555& 这个可以测出前方10-80CM范围障碍物距离,输出的模拟电压与距离有一个关系,通过AD采样算出前方距离,此方案使用比较麻烦(价格也偏高)对单片机编程要求较大。

超声波测距传感器:

http://item.taobao.com/item.htm?id=3074089625& 探测距离:2cm-450cm 采用超声波回波方式,使用起来很方便,可以探测出前方距离使用方便

配套支架:

http://item.taobao.com/item.htm?id=15***2835367&

很方便的把他固定到小车上面

一般超声波需要前左右测距来判断需往哪个方向往驶:

http://item.taobao.com/item.htm?id=15419836005&

配套支架:

http://item.taobao.com/item.htm?id=15037358207&

效果:http://v.youku.com/v_show/id_XNDE3ODE4NDE2.html

测速传感器

当小车需要测量往驶速度,或是测量小车往驶距离时,需要用的模块(与码盘一起配合使用)

测速原理:码盘上面有一格一格的“小洞”,我们码盘一般是20格,就是把360分为20小格 即18度/格。配合测速模块就可以输出电信号,供给单片机计数, 从而计算出速度与距离

http://item.taobao.com/item.htm?id=13697228971

火焰传感器

可以检测火焰一般用在灭火机器人小车上面:

http://item.taobao.com/item.htm?id=13582203652&

数字火焰传感器 检测到火焰输出为低电平,平时为高电平

http://item.taobao.com/item.htm?id=12748509260&

模拟火焰传感器 可以根据火焰强度输出的对应的电压(需要用AD去采样)

通常检测到火焰后需要作出相应支灭火动作,就需要一个灭火小风扇

http://item.taobao.com/item.htm?id=14537440130&

 

金属探测传感器

可以探测8MM距离远的金属铁片,用作探铁,探雷的机器人

http://item.taobao.com/item.htm?id=2026721307&

配套支架:

http://item.taobao.com/item.htm?id=16648680054&

 

蓝牙无线传感器

可以用Android 智能手机控制小车运行(我们有配套的Android 软件)

http://item.taobao.com/item.htm?id=14701319670&

也可以用PC机控制小车:

一个插入USB,一端插入小车控制板(配合我们的PC端软件)

http://item.taobao.com/item.htm?id=16490772393&

无线四键摇控模块(可以控制小车运动)无方向性

http://item.taobao.com/item.htm?id=24***403159

红外遥控模块(可以控制小车运动)有方向性,对准小车控制板上的红外接收头

http://item.taobao.com/item.htm?id=149764***229&

以上这些传感器都是一些常用传感器根据自已需要来选取

制作小车还需要哪些东西呢?

如铜柱可以固定电路板(这些不贵,大大小小的都可以买些备用)

http://xmdzpj.taobao.com/?q=%CD%AD%D6%F9&searcy_type=item&s_from=newHeader&source=&ssid=s5-e&search=y&initiative_id=itemz_20120630

杜邦线(用于连接各个模块)

http://xmdzpj.taobao.com//search.htm?userId=&shopId=37091187&view_type=&order_type=&spm=0&search=y&keyword=%B6%C5%B0%EE%CF%DF&price1=&price2=

通常20CM 30CM都备一些。

还需要一些又头上锡的导线:

http://item.taobao.com/item.htm?id=103133494***&

 

这些都是一些常用的东西,按需购买。

一些常用的工具如烙铁,什么的我们在这里不再讲述!

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