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实验机器人制作过程(图文)

从对机器人感兴趣开始，买了一堆书，也看了很多资料，决定先从最简单的车轮

机器人开始做。普通电脑虽然强大，但是不能直接采集外界环境的物理数据，也

不能直接控制电机。查找了下，虽然可以直接在电脑上接 USB 接口的数据采集器

用于采集传感器的数据，也可以使用 PCI 的电机控制卡来驱动各种电机，不过成

本有些高，暂时不考虑了。找了一圈，发现还是单片机方案廉价，顺便可以学习

下单片机控制和作一些电路实验。于是最终决定实验方案采用单片机来做了。

下面是采购的零件：

8 位单片机 Atmega168 开发板。

电路面包板和连线

用于驱动车轮的两个减速电机。没有找到合适的齿轮，自己也没有加工设备，图

简单，所以直接用集成减速齿轮的电机代替了。

距离传感器，作为机器人的主要传感器，用来探测障碍物的距离。使用的是常用

的红外距离传感器作为机器人的眼睛。

舵机，用来控制机器人“眼睛”的方向。

一堆零件：

下一步就可以验证简单的功能了

实验

接下来先搞清楚怎么用单片机。

Hello world

先让单片机跑起来再说。习惯了操作系统下编程，第一次用单片机还真有些不习

惯，担心遇到问题，不过比较顺利。这个程序用来点亮单片机上的一个 LED 。

代码：

int ledPin = 13; // LED connected to digital pin 13 void setup()

{ pinMode(ledPin, OUTPUT); // sets the digital pin as output }

void loop()

{ digitalWrite(ledPin, HIGH); // sets the LED on delay(1000); // waits

for a second digitalWrite(ledPin, LOW); // sets the LED off delay(1000);

// waits for a second }

以间隔 1000ms 的时间把单片机的第 13 个 Pin 脚循环输出高低电平，从而达到点

亮和熄灭 LED 功能。很简单，就是验证下单片机是否可用。

控制舵机

舵机就是遥控模型上用来控制的，其实就是一个带闭环控制的电机，能转动到指

定的角度。

工作原理是：控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压。

它内部有一个基准电路，产生周期为 20ms ，宽度为 1.5ms 的基准信号，将获得

的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。

最后，电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。当电机转速一定时，

通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为 0 ，电机停止转动。

在程序中控制舵机的转动角度，就是生成不同脉宽的 PWM 就行了。

上面的代码简单的生成一个 PWM 驱动舵机旋转，比较简单。代码中用 delay 来

实现延时，如果是同时控制多个舵机，用这样的代码是不行的，需要自己计算时

间。因为用 delay 整个单片机都“休息”了，无法执行任何代码。在实际实现中，

还需要不断的读取传感器输入和进行其他处理。

红外距离传感器

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