指尖上的機(jī)器人

林委鋒

“老師，今天我們要學(xué)習(xí)什么呢？”“同學(xué)們，機(jī)器人的外形多種多樣，有的大，有的小，它們各有各的用途。你們看老師手上的這個(gè)機(jī)器人（如下圖），它有什么特別之處？對(duì)了，和以前做的機(jī)器人相比，它外形變小了！是不是很可愛？你們喜歡這樣的機(jī)器人嗎？那我們就來做一個(gè)這種指尖上的機(jī)器人吧！”

圖1是這種機(jī)器人的結(jié)構(gòu)組成，主要用到的元件和材料有：（1）Arduino Nano控制板，（2）電機(jī)驅(qū)動(dòng)板L9110S，（3）減速電機(jī)N20和D輪，（4）6厘米線槽。

Arduino Nano是Arduino系列控制板的微型版本，它沒有電源插座，程序的下載接口是Mini-B型USB接口。Arduino Nano尺寸非常小，而且可以直接插在面包板上使用。

為了縮小機(jī)器人的外形，電機(jī)不再使用本欄目以前介紹的TT電機(jī)，而是改用一種比較小的N20減速電機(jī)和配套的D輪。電機(jī)驅(qū)動(dòng)板選用L9110S，其工作電壓為2.5～12V，有兩個(gè)通道輸出，每個(gè)通道最大工作電流0.8A。其控制端有6個(gè)引腳，分為三組：（1）電源供電端VCC、GND，由于電機(jī)的工作電流比較大，控制板5V端的輸出電流可能會(huì)不夠，可將VCC端接9V電池，獨(dú)立供電；（2）電機(jī)A控制端引腳1A、1B；（3）電機(jī)B控制端引腳2A、2B。當(dāng)控制端A、B為高、低電平時(shí)，控制電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)，當(dāng)A、B同為低電平或高電平時(shí)，電機(jī)停止。與L298N不同的是，L9110S沒有單獨(dú)的調(diào)速端，所以在實(shí)際電路連接中，把控制端分別接到Arduino控制板的PWM引腳（3、5、6、9），把原來的高電平輸出改為PWM輸出，來實(shí)現(xiàn)調(diào)速。為了方便各模塊與Arduino Nano控制板的導(dǎo)線連接，將控制板裝在一小面包板上，用9V電池供電。電池通過導(dǎo)線連接到Nano板的VIN和GND端口上，如圖2所示，再從5V和GND端引出5V電源給其他模塊供電。其他引腳的使用分配及導(dǎo)線連接可參看圖1，也可參考本欄目往期的介紹自行設(shè)計(jì)。

這種指尖機(jī)器人所用的線槽寬度為6cm，長度約15cm。制作中先考慮電機(jī)和輪子的安裝位置，確定好后鉆孔、安裝，然后再安裝各個(gè)功能模塊，如圖3中的超聲波傳感器（HC-SR04）、尋跡模塊（紅外反射傳感器H6B3）和液晶顯示屏（I2C LCD1602）。也可以根據(jù)自已的興趣，安裝其他模塊。

接下來編寫程序。首先編寫一個(gè)測試程序，讓機(jī)器人前進(jìn)、轉(zhuǎn)彎，看機(jī)器人是否可以正常工作。然后根據(jù)機(jī)器人安裝的功能模塊，編寫一個(gè)機(jī)器人走黑線程序。走黑線程序是一個(gè)重復(fù)循環(huán)的模塊，還可以增加一個(gè)避障的功能模塊，如圖4所示，把循環(huán)改為條件循環(huán)，增加一個(gè)超聲波距離判斷指令，當(dāng)障礙物的距離小于10cm的時(shí)候，機(jī)器人停止或拐彎，完成避障的功能。

如果你希望機(jī)器人再炫酷一些，那就把“跟老林學(xué)做機(jī)器人（十）”介紹的藍(lán)牙模塊添加上去，再修改程序和手機(jī)控制端程序，你就可以用手機(jī)來控制它了。