Arduino清潔機(jī)器人和房間映射

描述

這個(gè)項(xiàng)目將指導(dǎo)你從頭到尾構(gòu)建這個(gè)機(jī)器人，如果不夠詳細(xì)，請(qǐng)給我留言，我有空時(shí)會(huì)更新項(xiàng)目。

制造這輛車后你將學(xué)到什么：

- 步進(jìn)電機(jī)的工作原理以及如何在沒(méi)有庫(kù)的情況下手動(dòng)向步進(jìn)電機(jī)發(fā)送信號(hào)。

- 如何同時(shí)旋轉(zhuǎn)多個(gè)步進(jìn)電機(jī)。

- 將 arduino 數(shù)字引腳分配擴(kuò)展到無(wú)限制的引腳數(shù) :)

- 在 c++ 中使用類和指針的一些技術(shù)。

第 1 部分：組裝車身

這輛車的設(shè)計(jì)很簡(jiǎn)單，如果你有一臺(tái) 3d 打印機(jī)，那么你可以分開(kāi)打印部件（這是在 220x220 3d 打印上打印的設(shè)計(jì)），如果你沒(méi)有，你可以用丙烯酸樹(shù)脂和手工工具制造它.

組裝車輪：

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車輪尺寸為 40 毫米，您應(yīng)該購(gòu)買一些具有橡膠的相同直徑的車輪，取出橡膠并組裝到該車輪上，或者您可以使用該車輪進(jìn)行一些修改以適應(yīng)汽車。

組裝垃圾箱：

垃圾箱到地面的距離約為 5 毫米，我建議你購(gòu)買硅膠來(lái)連接底部垃圾，比如這個(gè)：

組裝清潔棒：

只需在桿上鉆孔并使用 502 膠水，如果您有 3D 打印機(jī)，則更容易。

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可選：這輛車被設(shè)計(jì)為使用傳感器，但如果你想使用物理切換圖片中紅色的工藝添加項(xiàng)目，

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第 2 部分：電氣接線

這是電氣設(shè)計(jì)：https://oshwlab.com/tungbuivn/home-cleaner-bot

印刷電路板：

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組件和說(shuō)明：

工作原理：電源通過(guò)二極管和 uln2003 為步進(jìn)電機(jī)提供電源，所有其他電源將通過(guò) lm2596 為其余電氣元件提供 5v。

成分及原因：

為什么要使用步進(jìn)電機(jī)？是的，使用步進(jìn)電機(jī)將使您能夠以您想要的準(zhǔn)確角度控制汽車旋轉(zhuǎn)輪，距離相同，您可以準(zhǔn)確地移動(dòng)汽車。但正如您在上面的短視頻中看到的那樣，速度很慢，28byj-48 的最大轉(zhuǎn)速為 15rpm，視頻中的速度為 7rpm。

lm2596：我用這個(gè)代替lm7805，因?yàn)槿绻銓鞲衅鬟B接到endstop，電路會(huì)消耗更多的電量，lm7805會(huì)很快變熱，無(wú)論它以500ma運(yùn)行，但lm7805比lm2596更穩(wěn)定，使用lm7805或lm2596取決于你的決定:)

原理圖中的每個(gè)uln2003都有空閑的3pin，為什么不使用呢？是的，你可以試著給它接線，但我的，似乎 uln 2003 不能提供足夠的功率來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

傳感器終點(diǎn)站設(shè)計(jì)為使用 IR-LED 和光電二極管，但您可以將 LDR 與激光燈一起使用，或者您認(rèn)為它應(yīng)該工作的任何東西。您可以搜索 hackster 以查找有關(guān)使用 IR-LED 和光電二極管的更多信息

Arduino 引腳連接：

D2-D7：這將連接到 SRF05 傳感器，這是汽車的眼睛。

D9 (PE1) : 送高電平信號(hào)給傳感器供電，送低電平切斷

A0-A3 (E1,E2,E3,E4)：end-stop 的信號(hào)將發(fā)送到此引腳以通知 end-stop 狀態(tài)。

D11-D13：此引腳用于控制 74HC795

頭針連接：

CN9：這是電源12V

CN10,CN11,CN12 用于連接 SRF05 或 SRF04 傳感器

CNE1,CNE2,CNE3,CNE4 用于連接步進(jìn)電機(jī)的末端停止

CN13 用于連接直流 5v 電機(jī)進(jìn)行清潔工作

CN1、CN2、CN3、CN4、CN5、CN6、CN7、CN8 用于連接步進(jìn)電機(jī)。

銑削PCB ：

pcb 設(shè)計(jì)為 2 層，但您可以用 1 層銑削它并將連接線焊接到另一側(cè)。

如果您選擇在孔 PCB 上焊接，它會(huì)更大更復(fù)雜:)

第 3 部分：編寫代碼來(lái)控制汽車

應(yīng)用結(jié)構(gòu)：

我們的主要汽車對(duì)象將包含幾個(gè)子類，包括：

Driver Engine：將包含驅(qū)動(dòng)汽車的代碼，driver 將包含所有的車輪和眼睛，它將處理旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)，例如：如果您想像現(xiàn)實(shí)世界的汽車一樣移動(dòng)汽車，那么您將實(shí)現(xiàn) driver 來(lái)控制車輪。該對(duì)象還包含車輪歸位位置的代碼。在我的源代碼中，我實(shí)現(xiàn)了全輪驅(qū)動(dòng)引擎，如果你想控制真車，你需要實(shí)現(xiàn)其他類的前輪或后輪，但它更難，你需要一些知識(shí)汽車轉(zhuǎn)向計(jì)算用于驅(qū)動(dòng)汽車的每個(gè)車輪的旋轉(zhuǎn)角度。

眼部經(jīng)理：這輛車有三只眼睛，所以我們需要控制我們當(dāng)時(shí)想用哪只眼睛，需要決定下一步要去哪里。

A：清潔機(jī)器人

我們的機(jī)器人會(huì)從 zizac 線開(kāi)始打掃房間，在線結(jié)束后它會(huì)找到向左移動(dòng)的路，如果找不到路則清潔完成。如果它可以左轉(zhuǎn)，那么它將設(shè)置下一個(gè)目標(biāo)方向?yàn)橛也⒅匦聠?dòng)循環(huán)清潔。這很簡(jiǎn)單，對(duì)吧？:D

B：映射機(jī)器人

這還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)，但如果你想做一個(gè)，這里有一些建議。

我們知道的第一件事是：

在您打開(kāi)汽車時(shí)，它的位置將是 (x,y)=(0,0) 并且無(wú)論汽車移動(dòng)或左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)，您總是有它移動(dòng)的距離和旋轉(zhuǎn)角度，即意味著您始終擁有汽車的坐標(biāo)，因此，我們擁有我們稱之為 FreePoints 的積分集合

任何汽車改變它的方向，這意味著我們將計(jì)算前方的坐標(biāo)，阻止汽車移動(dòng)，所以我們有第二組點(diǎn)，我們稱之為 WallPoints。

從上面的兩組數(shù)據(jù)中，您將使用 delaunay 算法從 FreePoints 和 WallPoints 構(gòu)建房間的平面，因此理論上，您可以隨時(shí)將汽車從任何點(diǎn)移動(dòng)到任何目的地點(diǎn)。

如果您已經(jīng)擁有房間地圖，您將需要參考一些尋路算法（例如 NPC 可以在游戲中從 A 移動(dòng)到 B :)）來(lái)控制汽車。

這是一些參考代碼，它很小

https://github.com/mapbox/delaunator

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