瘋狂的“小強”

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一般智能機器人都需要用單片機芯片借助程序來控制，簡單一點的也需要由電阻、電容、晶體管之類的電子元器件組成的電子電路來控制。本期，介紹一個采用非常簡單的電路來控制的智能避障機器人，它不需要單片機芯片，僅由電池、開關(guān)、電機組成的基礎(chǔ)電路構(gòu)成。所謂“避障”即自動避開障礙物，實際上就是遇到障礙物時會轉(zhuǎn)彎掉頭。機器人在運動時，看起來有點像一只發(fā)狂亂竄的“小強”，所以將它命名為瘋狂的“小強”。

驅(qū)動原理：

避障機器人采用帶轉(zhuǎn)向功能的三輪驅(qū)動方式，兩個前輪是主動輪，負責(zé)輸出動力，一個后輪是從動輪，起到平衡的作用。只要控制前面兩個輪子的轉(zhuǎn)動方向，就可以控制整個機器小車行進的方向，這也就是差速轉(zhuǎn)向控制：

（1）左右兩個前輪都向前轉(zhuǎn)，則小車向前方直線前進；

（2）左右兩個前輪都向后轉(zhuǎn)，則小車向后方直線倒退；

（3）左前輪向后轉(zhuǎn)，右前輪向前轉(zhuǎn)，則小車在原地向左側(cè)轉(zhuǎn)向（逆時針）；

（4）左前輪向前轉(zhuǎn)，右前輪向后轉(zhuǎn)，則小車在原地向右側(cè)轉(zhuǎn)向（順時針）。

電路原理：

避障機器人的前端引出兩根用鋼絲做成的觸須，一左一右各連接到一個碰撞開關(guān)，分別控制著左右兩個前輪電機的轉(zhuǎn)動方向。左右觸須與對應(yīng)控制的電機是交叉布局的：左邊的觸須連接右邊的碰撞開關(guān)，控制右邊的電機；右邊的觸須連接左邊的碰撞開關(guān)，控制左邊的電機。

制作過程：

1. 選用橫截面為25mm×15mm 的PVC線槽，截取長10cm的一段。把方槽的兩個側(cè)邊去掉，得到一根長10cm、寬2.2cm左右的方條。沿著方條中心線把方條裁開。把其中一個長條剪短，最后得到兩根分別長10cm、9cm 的長條。

2. 在10cm 的長條上分別距離一端邊緣3.5cm、6.5cm 的位置畫橫截線，在9cm 的長條上分別距離一端邊緣2.5cm、6.5cm 的位置畫橫截線。沿著橫截線，用尖嘴鉗將它們彎折成如圖形狀的長、短支架。

3. 截取一段長4cm的PVC方槽，把其中一個側(cè)邊剪掉，得到小車的車身前蓋。如圖所示，把短支架用502膠水粘貼到車身前蓋內(nèi)側(cè)，其中短支架中間水平部分正好與車身前蓋的橫向?qū)挾葘R。

4. 截取長6cm的一段PVC方槽，裁掉兩個側(cè)邊，作為車身的頂蓋。把頂蓋用502膠水粘貼到車身的前蓋內(nèi)側(cè)上，其中頂蓋的前端正好抵住短支架的邊緣。

5. 把長支架跨在車身前蓋上方，然后讓長支架的其中兩側(cè)的前端與同側(cè)短支架的前端疊在一起并對齊，用透明膠帶捆綁在一起。

6. 把電池盒放在車身頂蓋內(nèi)側(cè)，用鉛筆標(biāo)記電池盒的兩個固定孔，然后打孔，最后用螺絲將電池盒固定到車身上。

7. 用鋼絲來制作觸須。每根觸須的鋼絲長為10～15cm。把兩根鋼絲并在一起彎折，保證兩根鋼絲的彎折角度盡可能一致。把兩根鋼絲彎折成有一端傾斜較大的弧形，弧形兩端距離跨度大約是12cm。

8. 把兩根鋼絲弧度較小的一端，用尖嘴鉗往回彎折大約5mm，這樣鋼絲前端就類似倒鉤一樣，同時盡量夾扁一點。把兩根鋼絲的倒鉤部分，固定到接線端子上，使接線端子正好與桌面垂直。

9. 把固定了觸須的接線端子安裝到碰撞開關(guān)上。接線端子安裝到碰撞開關(guān)上后，用尖嘴鉗夾住接線端子上套了碰撞開關(guān)金屬彈片的部分，然后把金屬彈片往上彎折成如圖形狀。

10. 在車身前蓋的兩端的直角轉(zhuǎn)角處，各鉆一個直徑2mm的小孔，要求小孔對應(yīng)到兩根直角邊上的距離都是5mm。用螺絲把兩個碰撞開關(guān)對稱固定在車身前蓋上，兩根觸須互相交叉。

11. 調(diào)整兩個碰撞開關(guān)，要求它們的傾斜角度是一樣的，以保證兩側(cè)的觸須伸展出去時互相對稱。用手同時按壓兩根觸須使得碰撞開關(guān)觸發(fā)時（會有“滴”的一聲），觸須底部兩側(cè)的接線端子沒有碰到一起。

12. 從塑料導(dǎo)線上剪下長5mm的一段，作為軸套。去掉塑料導(dǎo)線中的金屬線，將塑料膠皮套到電機軸上，使塑料膠皮前端與電機軸前端平齊。

13. 剪一段長6mm左右的自行車氣門芯膠管，套到塑料軸套外面，將其完全包裹。

14. 從電池盒的紅黑導(dǎo)線上，分別剪下四根長3cm的導(dǎo)線。把這四根導(dǎo)線上好錫，焊接在兩個電機的引腳電極上。

15. 把兩個電機分別用透明膠帶捆綁粘貼到前輪支架的兩端。

16. 把車身頂蓋后端兩側(cè)剪成斜倒角形狀。松開電池盒上的螺絲，使得電池盒與車身頂蓋之間有一定的縫隙。把一根黃色導(dǎo)線從縫隙中穿過。再把電池盒上的螺母擰緊，讓電池盒與車身頂蓋把導(dǎo)線夾緊。

17. 剪一段長1.5cm 的黑色導(dǎo)線，焊接到電池盒的電極上，焊接的時間不要太長，避免電池盒塑料受熱變軟導(dǎo)致金屬電極彈片脫落。

18. 把黑色導(dǎo)線焊接到撥動開關(guān)側(cè)邊的引腳上，再把黃色導(dǎo)線焊接在中間的引腳上，用熱熔膠把撥動開關(guān)固定在車身頂蓋后端。

19. 參照電路原理圖完成電路的焊接。

20. 用一個塑料小圓珠作為后輪，用拉直的回形針來制作后輪的支架，把后輪支架裝到車身頂蓋后端。再用熱熔膠把支架與車身頂蓋固定起來。

21. 截取兩片長7cm、寬2cm 左右的PVC方塊，剪成如圖形狀，作為“小強”的翅膀。截取一段PVC線槽的槽蓋，剪成梯形結(jié)構(gòu)，下底長3cm、上底長2cm、高2cm。把兩個翅膀用502 膠水粘貼到頭部上方。

22. 把兩片紅色墊片插到線槽軌道卡扣兩端，用502膠水固定，作為眼睛。剪一段長2cm的線槽軌道卡扣，粘貼到頭部下方，用卡扣扣住小車的支架，就可以把頭部以及翅膀結(jié)構(gòu)固定在小車頂上了。

23. 裝上電池，調(diào)試機器人，確定觸碰開關(guān)和電機的轉(zhuǎn)向。調(diào)試結(jié)束后，再用熱熔膠固定碰撞開關(guān)，避免其在運動中發(fā)生松動，瘋狂的“小強”就完成了。