基于Arduino制作一款自動家庭清潔機器人

自動地板清潔劑并不是什么新鮮事，但它們都有一個共同的問題。它們對于它們所做的事情來說都太昂貴了。今天，我們將制作一款自動家庭清潔機器人，其成本僅為市場上的一小部分。這個機器人可以檢測它前面的障礙物和物體，并可以繼續(xù)移動，避開障礙物，直到整個房間被清理干凈。它附有一個小刷子來清潔地板。

所需組件：

Arduino UNO R3。

超聲波傳感器。

Arduino Motor Driver Shield。

輪驅(qū)動機器人底盤。

計算機對Arduino進行編程。

電機電池。

為Arduino供電的移動電源

鞋刷。

蘇格蘭布里特磨砂墊。

注意：除了使用電池，您還可以像我們一樣使用長 4 股線。雖然這不是一個非常優(yōu)雅或?qū)嵱玫慕鉀Q方案，但如果您不打算每天在現(xiàn)實世界中使用它，則可以這樣做。確保電纜的長度足夠。

HC-SR04 超聲波傳感器：

超聲波傳感器用于以高精度和穩(wěn)定的讀數(shù)測量距離。它可以測量從 2 厘米到 400 厘米或從 1 英寸到 13 英尺的距離。它在空氣中以40KHz的頻率發(fā)射超聲波，如果物體擋住了它的方式，那么它將反彈回傳感器。通過使用撞擊物體并返回所需的時間，您可以計算距離。

超聲波傳感器使用一種稱為“ECHO”的技術(shù)?！盎芈暋敝皇且环N反射的聲波。當聲音在到達死胡同后反射回來時，您將有一個回聲。

當我們使“觸發(fā)”引腳高約10us時，HCSR04模塊在超聲波范圍內(nèi)產(chǎn)生聲音振動，這將以聲速發(fā)送8個周期的聲波突發(fā)，撞擊物體后，它將被回波引腳接收。根據(jù)聲音振動恢復所需的時間，它提供適當?shù)拿}沖輸出。如果物體距離很遠，則需要更多時間才能聽到回波，并且輸出脈沖寬度會很大。如果障礙物近在咫尺，那么回聲將被更快地聽到，輸出脈沖寬度將更小。

我們可以根據(jù)超聲波返回傳感器所花費的時間計算物體的距離。由于聲的時間和速度是已知的，我們可以通過以下公式計算距離。

Distance= (Time x Speed of Sound in Air (343 m/s))/2.

該值除以 2，因為波向前和向后傳播覆蓋相同的距離。因此，到達障礙物的時間僅為總時間的一半

所以以厘米為單位的距離 = 17150*T

地板清潔機器人組裝：

將 Arduino 安裝在機箱上。確保您的機箱由金屬制成時不會短路任何東西。最好為Arduino和電機控制器擴展板買一個盒子。使用螺釘將電機與車輪和底盤固定。您的機箱應該可以從工廠開始選擇執(zhí)行此操作，但如果沒有，您可以即興制作不同的解決方案。環(huán)氧樹脂不是一個壞主意。將鞋刷安裝在機箱前面。為此，我們使用了M-Seal環(huán)氧樹脂和鉆孔螺釘?shù)慕M合，盡管您可以使用任何其他對您來說可能更容易的解決方案。將蘇格蘭布里特磨砂墊安裝在刷子后面。我們使用了穿過底盤的軸來支撐它，盡管這也是即興的。彈簧加載軸可用于伴隨它。安裝電池（或機箱背面的電纜）。環(huán)氧樹脂或電池座是做到這一點的好方法。熱膠也不錯。

?

接線和連接：

這款自動家庭清潔機器人的電路非常簡單。如下所述，將超聲波傳感器連接到Arduino，并像任何其他擴展板一樣將電機驅(qū)動器屏蔽放在Arduino上。

超聲波的Trig引腳連接到Arduino上的第12個引腳，Echo引腳連接到第13個引腳，電壓引腳連接到5V引腳，接地引腳連接到接地引腳。Echo引腳和Trig引腳允許Arduino與傳感器通信。電源通過電壓和接地引腳輸送到傳感器，三角和回波引腳允許它使用 Arduino 發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

電機屏蔽應至少有 2 個輸出，并且它們應連接到 2 個電機。通常，這些輸出標記為“M1”和“M2”或“電機1”和“電機2”。將電池和移動電源分別連接到電機護罩和 Arduino。不要交叉連接它們。電機屏蔽應具有輸入通道。如果您使用的是電線，請將它們連接到交流適配器。

編程說明：

打開 Arduino IDE。將本教程末尾給出的完整 Arduino 代碼粘貼到 IDE 中。將Arduino連接到計算機。在“工具/端口”中選擇端口。單擊上傳按鈕。

測試機器人。如果它變得太少或太多，請嘗試延遲直到完美。

在進入代碼之前，我們需要安裝Adafruit 電機屏蔽庫來驅(qū)動直流電機。由于我們使用的是 L293D 電機驅(qū)動器擴展板，因此我們需要從此處下載 AFmotor 庫。然后將其添加到Arduino IDE庫文件夾中。確保將其重命名為 AFMotor。了解有關(guān)安裝此庫的更多信息。

代碼很簡單，很容易理解，但在這里我們解釋了它的幾個部分：

下面的代碼設(shè)置機器人。首先，我們包括了用于驅(qū)動帶有電機驅(qū)動器盾牌的電機的 Adafruit 庫。之后，我們定義了三角引腳和回聲引腳。它還設(shè)置電機。它將三角引腳設(shè)置為輸出，將回顯引腳設(shè)置為輸入。

#include
#define trigPin 12
#define echoPin 13
AF_DCMotor motor1(1,MOTOR12_64KHZ);
AF_DCMotor motor2(2, MOTOR12_8KHZ);

void setup() {
pinMode(trigPin, OUTPUT);
pinMode(echoPin, INPUT);
}
下面的代碼告訴Arduino循環(huán)以下命令。之后，它使用傳感器發(fā)送和接收超聲波。一旦超聲波反彈回來，它就會計算它與物體的距離，在注意到物體在設(shè)定的距離內(nèi)后，它會告訴 Arduino 相應地旋轉(zhuǎn)電機。

void loop() {
long duration, distance;
digitalWrite(trigPin, LOW);?
delayMicroseconds(2);?
digitalWrite(trigPin, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(trigPin, LOW);
duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
distance = (duration/2) / 29.1;

if (distance < 20) {?
motor1.setSpeed(255);
motor2.setSpeed(0);
motor1.run(BACKWARD);
motor2.run(BACKWARD);
delay(2000); //CHANGE THIS ACCORDING TO HOW THE ROBOT TURNS.?
這使得機器人通過旋轉(zhuǎn)一個電機并保持另一個電機停滯來轉(zhuǎn)動。

下面的代碼使機器人向同一方向轉(zhuǎn)動兩個電機，以使其向前移動，直到它檢測到上述邊界中的物體。

else {
motor1.setSpeed(160); //CHANGE THIS ACCORDING TO HOW FAST YOUR ROBOT SHOULD GO.
motor2.setSpeed(160); //CHANGE THIS TO THE SAME VALUE AS YOU PUT IN ABOVE.
motor1.run(FORWARD);
motor2.run(FORWARD);?
}

#include

#define trigPin 12

#define echoPin 13

AF_DCMotor motor1(1,MOTOR12_64KHZ);

AF_DCMotor motor2(2, MOTOR12_8KHZ);



void setup() {

pinMode(trigPin, OUTPUT);

pinMode(echoPin, INPUT);

}



void loop() {



long duration, distance;

digitalWrite(trigPin, LOW);?

delayMicroseconds(2);?

digitalWrite(trigPin, HIGH);



delayMicroseconds(10);

digitalWrite(trigPin, LOW);

duration = pulseIn(echoPin, HIGH);

distance = (duration/2) / 29.1;



if (distance < 20) {?

motor1.setSpeed(255);

motor2.setSpeed(0);

motor1.run(BACKWARD);

motor2.run(BACKWARD);

delay(2000); //CHANGE THIS ACCORDING TO HOW THE ROBOT TURNS.?

}

else {

motor1.setSpeed(160); //CHANGE THIS ACCORDING TO HOW FAST YOUR ROBOT SHOULD GO.

motor2.setSpeed(160); //CHANGE THIS TO THE SAME VALUE AS YOU PUT IN ABOVE.

motor1.run(FORWARD);

motor2.run(FORWARD);?

}