循跡小車—作業(yè)搬運者

金晨博

摘要：本文基于幫助同學(xué)與老師以及減輕他們負(fù)擔(dān)的思想，我們打算利用課余時間，以節(jié)省作業(yè)搬運時間為角度，制作一臺循跡小車，利用現(xiàn)有的電子材料，將整體進(jìn)行焊接，整合，實現(xiàn)在小車在運載重物的同時，能夠沿著固定軌跡行駛，實現(xiàn)節(jié)省同學(xué)們搬運作業(yè)的時間。同時，對我們所做的循跡小車進(jìn)行測驗，找出這次設(shè)計與制作的不足之處。

關(guān)鍵詞：循跡小車；作業(yè)搬運

一、研究背景

我在幫助老師搬運作業(yè)時，發(fā)現(xiàn)我總是需要花費許多精力和時間。于是我想設(shè)計一個機(jī)器人來幫助學(xué)生搬運作業(yè)。既可以幫助同學(xué)成長，又提升自己的動手能力。于是我與班里熱愛技術(shù)試驗與電子控制的同學(xué)打算一起做一臺作業(yè)搬運小車，但由于時間緊迫以及個人能力有限，所以我們此次制作一個模型。

二、設(shè)計目的與意義

1.目的：發(fā)明制作作業(yè)搬運者，幫助學(xué)生搬運作業(yè)，讓同學(xué)們有更多時間投入到學(xué)習(xí)之中，讓老師和同學(xué)們減輕負(fù)擔(dān)。

2.意義：搬運作業(yè)本，減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)；同時發(fā)展自己的動手與實踐能力。

三、研究方法

文獻(xiàn)研究法：對我們的《技術(shù)與設(shè)計1》《技術(shù)與設(shè)計2》《電子控制技術(shù)》熟悉與學(xué)習(xí)，再通過各類書籍對循跡小車進(jìn)行研究。

試驗法：對材料進(jìn)行焊接，整合，實現(xiàn)小車的循跡。

四、研究過程

1.制作方案

（1）準(zhǔn)備材料：電阻51歐姆4個，電阻3.3k歐姆2個，電阻10歐姆2個，電阻1k歐姆2個，電解電容50V100UF，三極管85502個，LED紅色5個，自鎖開關(guān)1個，芯片LM393，8PIC座，光敏電阻55162個，直流減速電機(jī)2個，循跡小車輪子2個。

（2）電路原理圖（如圖1所示）：

（3）制作步驟

第一，根據(jù)電路圖將元器件安裝到電路板上，由于循跡小車要實現(xiàn)一定的功能，所以必須按照特定的順序擺放元器件。為了讓小車可以沿著既定路線也就是黑色或深色的路線行駛，關(guān)鍵在于將兩個光敏電阻和兩個LED燈倒置安插于萬用板上，并按一定的距離分開使其不相互影響。這樣可以使LED燈發(fā)出的光照射在地面或白紙上，由于地面或白紙與已經(jīng)畫好的既定路線的反射率不同，反射到光敏電阻上的光強(qiáng)不同，使光敏電阻的電阻發(fā)生變化從而向芯片輸入不同的電平，讓兩邊的減速電機(jī)的運動狀態(tài)不同，從而實現(xiàn)小車的轉(zhuǎn)向。

第二，要將兩個減速電機(jī)對稱的用雙面膠安放在萬用板兩側(cè)后方，并將電池盒安放在萬用板的中央靠后處，使小車重心不會失衡。為了提高循跡小車的平衡性，我們還在小車的最前方中央處鉆了一個直徑為5mm的圓孔用來放置一枚螺栓，以增大小車的支撐面積。同時，為了減小摩擦力我們用圓頭螺母套住螺栓，讓小車平穩(wěn)運行。

第三，組裝小車的關(guān)鍵步驟——導(dǎo)線的布置和元器件的連接。我們挑選好合適的導(dǎo)線，采用剝線鉗將導(dǎo)線的絕緣層剝離。接著，將準(zhǔn)備好的導(dǎo)線按照電路圖進(jìn)行連接。此過程難度較大，需要保持絕對清晰的理性思維，我們嘗試了多次，失敗了多次，克服了重重困難，終于完成的這一過程。

第四，將已經(jīng)搭建好的電路進(jìn)行焊接。我們選用了功率合適的電烙鐵，通電進(jìn)行加熱，一會兒后將烙鐵插入到松香中，并用焊錫絲讓烙鐵頭吃上一層錫。接著將加熱到一定溫度的烙鐵頭置于焊盤和引腳處，一段時間后，用左手將焊錫絲以45度角置于焊盤和引腳處，待有適量的錫熔化后，以45度角迅速移開焊盤，烙鐵加熱一段時間后，待熔化的錫滲入到焊盤和引腳上，形成較穩(wěn)定的焊點后，移開電烙鐵。以此類推，重復(fù)此操作至完成焊接。

（4）制作原型：由于時間有限我們只能做一個初步的模型，真正的原型只能下次再做了。

2.測試評估

（1）測試：制作完成后，我們迫不及待地進(jìn)行了試驗。

首先，我們將小車放置于既定軌跡上，接通電源，發(fā)現(xiàn)小車能夠沿著既定軌跡正常行駛。

然后我們將一些重物放置在小車上，但發(fā)現(xiàn)循跡小車不能夠?qū)⒅匚飵悠饋?。為了解決這一問題，我們在原小車的基礎(chǔ)上增加了一個木制的平臺，用于放置重物。

我們再進(jìn)行試驗，發(fā)現(xiàn)小車可以運載一定量的重物，小車能沿著既定軌道正常軌道。

接著，我們對紙帶的顏色進(jìn)行改變，將原來的黑色進(jìn)行改變。首先我們改成淡色系——黃色，發(fā)現(xiàn)小車無法識別白色與黃色。

我們再改為深色系——棕色，小車可以沿著軌道行駛，但明顯的，它的控制范圍比黑色是要大很多。

五、總結(jié)與反思：

經(jīng)過多次失敗與嘗試，我們不斷思考與優(yōu)化方案，加工改進(jìn)，終于完成了循跡小車的設(shè)計與制作，雖然這只是一個模型，而且有一些不足之處，例如，對體積過大物品無法搬運，但這是一個完美的開始，下一次爭取做一個真正的小車，令大家滿意，讓老師與同學(xué)們能夠真正的受益。

參考文獻(xiàn)

[1]顧建軍，技術(shù)與設(shè)計1【M】，江蘇教育出版社，2015

[2]顧建軍，技術(shù)與設(shè)計2【M】，江蘇教育出版社，2015