步驟1：你需要什么？

零件：

為了構(gòu)建這個機器人，你需要在Ebay上購買一些物品。你可以自己制造一些傳感器，但你必須看到它值得你的時間 - 沒有必要重新發(fā)明輪子。所以這里是清單：

HMC5883L數(shù)字羅盤Ebay（1）;

Arduino Uno或兼容的Ebay（2）;

2WD汽車底盤Ebay（3）;

HC-06藍牙模塊（可選）Ebay（4）;

2個雙H橋（將需要其中兩個）Ebay（5）;

Arduino Uno Ebay原型盾（6） ）;

5V Ebay（7）以上的可充電電池;

I2C LCD顯示器1602（可選）Ebay（8） ;

3超聲波傳感器HC-SR04（至少）Ebay（9）;

超聲波傳感器固定支架或類似物（可選）Ebay（10）;

兩片丙烯酸到機器人的制作層;

額外的12V電機Ebay（11）;

一堆黃銅支座墊片Ebay（12）;

Carpet Sweeper Ebay（ 13）;

如果您希望車輪上的光耦合器作為編碼器工作，我建議：

Optocoupler Ebay（14）;

而且，如果你想要一個photoelec用于檢測墻壁的三位一體傳感器：

紅外傳感器Ebay（15）;

步驟2：焊接Eletronics

您需要什么知道：

在開始焊接之前，您需要觀察上圖。您可以使用3到6個超聲波傳感器。如果使用3，則必須將一個放在機器人前面，另外兩個放置120度。前面的那個將在物體靠近時檢測到物體，另外兩個物體將指向機器人的后部。他們兩個都會找到距離較近的物體（后面）的距離，所以“ SweeperBot ”可以決定，如果在找到一堵墻之后，它會更多回到它的右側(cè)，或更左側(cè)。那是因為，當然，如果在找到一堵墻之后機器人直接向后移動，它將總是直線前進，并且永遠不會清理整個房間。

如果你想要更多的讀數(shù)，更多信息，以及機器人檢測來自側(cè)面的物體，以及檢測其后面的物體，您可以使用所有6種可能的傳感器。為避免障礙而可能使用的一種控制方法是潛在字段，它可以充分利用所有這些信息。但是我還沒有實現(xiàn)這個。

還在寫關(guān)于聲納的內(nèi)容，另外需要注意的是，使用我將提供的代碼如下，你可以只使用一個連接到所有六個它們作為觸發(fā)引腳，這意味著您將使用相同的命令一起觸發(fā)所有6個觸發(fā)引腳。這樣您就可以避免使用更多5根線來觸發(fā)它們。通常，使用此傳感器的標準庫，您將無法這樣做，因為每個傳感器都會與另一個傳感器有問題。但是，每個傳感器都有自己的回波（引腳和接線），因為它們的讀數(shù)不同，每個傳感器都會向Arduino發(fā)送不同的信號。

HC-SR04聲納的另外兩個引腳是正面和正面。這兩個與所有其他電子設(shè)備相同：指南針，顯示屏和藍牙。指南針將通過I2C（IIC）進行通信，將SDA和SCL連接到Arduino上的SDA和SCL。藍牙將其發(fā)送器引腳和接收器引腳連接到微控制器的數(shù)字0和1引腳。注意它們的配置是通過軟件完成的，如果你切換這些引腳，藍牙將無法與設(shè)備配對。顯示器還將在與羅盤相同的引腳上連接I2C，因為使用I2C，Arduino可以使用相同的引腳同時控制多個器件。

相對于H橋，您必須連接使能A和將B啟用到正極引腳（在它旁邊，只需使用跳線），否則電機不會運行。然后，將每個電機連接到H橋的正極和負極（帶螺釘?shù)膫?cè)面引腳），并且用螺釘保留的三個連接器是：接地，它將連接到arduino和所有其他設(shè)備，包括電池，正極9V-12V，完全來自電池，5V輸出，將提供所有其他不是直流電機的設(shè)備。剩余的連接器是兩對邏輯信號，用于控制每個電機的方向和功率。

PINOUT：

HMC5883L數(shù)字羅盤;

PIN 0 - SDA 》》》 Arduino模擬引腳A4;

PIN 1 - SCL 》》》 Arduino模擬引腳A5;

PIN 2 - GND 》》》 GND;

PIN 3 - VCC 》》》 VCC 5V;

HC-06藍牙;

PIN 0 - RX 》》》 Arduino數(shù)字引腳0;

PIN 1 - TX 》》》 Arduino數(shù)字引腳1;

PIN 2 - GND 》》》 GND;

PIN 3 - VCC 》》》 VCC 5V;

第一個雙H橋;

PIN 0 》》》 Arduino Digital Pin 4;

PIN 1 》》》 Arduino Digital Pin 5;

PIN 2 》》》 Arduino Digital Pin 6;

PIN 3 》》》 Arduino Digital Pin 7;

啟用A 》》》 VCC;

啟用B 》》》 VCC;

電源》》》電池正極9 - 12V;

GND 》》》電池GND和Arduino GND;

+ 5V OUT 》》》 Arduino VCC;

第二雙H橋;

PIN 0 》》》 Arduino Digital Pin 3;

PIN 1 》》》 GND;

PIN 2 》》》未連接;

PIN 3 》》》未連接;

啟用A 》》》 VCC;

啟用B 》》》 GND;

電源》》》電池正極9 - 12V;

GND 》》》電池GND和Arduino GND;

+ 5V OUT 》》》未連接;

I2C LCD顯示1602;

引腳0 - GND 》》》 Arduino GND;

引腳1 - VCC 》》》 Arduino VCC;

引腳2 - SDA 》》》 Arduino模擬引腳A4;

針腳3 - SCL 》》》 Arduino模擬針腳A5;

6超聲波傳感器HC-SR04;

引腳0 - VCC 》》》 Arduino VCC;

引腳1 - 觸發(fā)》》》 Arduino數(shù)字引腳2;

Pin 2 - Echo 》》》連接Arduino數(shù)字引腳8，9，10，11，12和13;

引腳3 - GND 》》》 Arduino GND。

步驟3：安裝機器人

讓超聲波傳感器彼此之間以相等的角度固定例如，如果您使用六個，則將第一個放在機器人前面，將其他放置在距離它60度的位置。使用丙烯酸板作為機器人的層，因此更容易安裝并使部件就位。擰緊所有層，將電池放在電機上方，但放在電子設(shè)備下面。這樣你就可以降低它的重心，從而使它更穩(wěn)定。

將所有正極導線和接地針也焊接在一起。我用傳感器的所有引腳和另外5個直流電機引腳制作了一個連接器，因此在安裝和拆卸時更容易理解。在H橋上方放置一層最后一層并將Arduino放在那里。我在微控制器上方使用了Prototyping Shield，因為它更容易焊接并固定指南針，這是需要特別注意的部分。沒有必要將它放在機器人的中心，但它需要遠離大的金屬部件，如電機和電池。

可以將直流電機安裝在一起。地毯清掃車有許多不同的方式，但有些比其他更好。因為我只有一個掃地機，我的嘗試中有點難看。我發(fā)現(xiàn)將電機的軸線粘在清掃器的軸線上非常困難，通常在工作幾分鐘后，它們會斷裂，特別是因為沒有辦法將它們正確對齊。所以我取下了電動機的減速軸，并將一個小齒輪粘在掃地機的軸上。然后我把馬達的齒輪放在一起接觸，一切都像魅力一樣。但是，我希望我有一臺3D打印機，事情會更簡單，也更專業(yè)。

第4步：代碼

圖書館：

“SweeperBot”使用Wire，I2Cdev，TimerOne（用于中斷），Adafruit傳感器，HMC5883和LCD庫。您可以下載Zip文件，其中包含Arduino的代碼和所有庫。還包含適用于Windows Phone的藍牙項目。

WINDOWS PHONE 8.1代碼：

通過控制機器人的項目Windows Phone中的藍牙改編自互聯(lián)網(wǎng)上的示例。它改為有四個按鈕，每個方向一個。上，下，左，右。每個按鈕都會向機器人發(fā)送一個字母，分別是U，D，L和R.當機器人收到這些信件時，它會生成以下內(nèi)容之一：

U - 機器人將方向設(shè)置為直接前進;

D - 機器人將轉(zhuǎn)向背部直行;

L - 機器人將將方向設(shè)置為與當前“正在觀察”的位置完全相差90度;

R - 機器人將方向設(shè)置為與其正好相差90度目前正在“尋找”;

機器人處理這些命令的方式可以通過Arduino上的代碼進行更改。可以添加更多按鈕來轉(zhuǎn)動機器人，或者停止它，甚至可以讓它向后移動。這段代碼只是一個例子。也可以為其他設(shè)備制作類似的程序，例如用于IOS的Androids和。您必須發(fā)送機器人的唯一信件是這些字母 - U，D，L或R.

private async void RedButton_Click_1（object sender， RoutedEventArgs e） {

string command = “U”;

await connectionManager.SendCommand（command）;

}

private async void GreenButton_Click_1（object sender， RoutedEventArgs e） {

string command = “L”;

await connectionManager.SendCommand（command）;

}

private async void YellowButton_Click_1（object sender， RoutedEventArgs e） {

string command = “R”;

await connectionManager.SendCommand（command）;

}

private async void RedButton_Copy_Click（object sender， RoutedEventArgs e） {

string command = “D”;

await connectionManager.SendCommand（command）;

}

要將此代碼部署到Windows Phone，您需要Visual Studio和開發(fā)人員解鎖電話。這可以按照此鏈接上的說明進行。

ARDUINO代碼：

在簡歷中，主要邏輯是機器人如下：

在6個可能的傳感器中找到距離更近的物體的距離;

機器人處理距離的行為，并用向量X，Y指向所需方向（但是，如果從智能手機收到消息，則步驟2由設(shè)備發(fā)送的指示代替）;

數(shù)字羅盤給出了機器人的方向，以控制其輪子;

來自羅盤的信息X‘，Y’被歸一化為空間［-1，1］;

期望方向的矢量與實際方向之間的交叉產(chǎn)物發(fā)現(xiàn)它們之間的誤差;

PID方法計算兩個車輪（2WD）的每個直流電機的PWM（功率）;

中斷激活PWM;

隨著項目的發(fā)展，我發(fā)現(xiàn)GitHub上可用的超聲波傳感器標準庫與電機的PWM激活相沖突，因為他們都使用相同的計時器。由于這個項目使用5個引腳配置三個直流電機的PWM（這是唯一可能的，因為地毯清掃器只轉(zhuǎn)向一個方向），而傳感器更多7個，微控制器必須不斷檢查收到了閱讀，無法使用互聯(lián)網(wǎng)上提供的資料。

因此，為避免沖突，只配置了定時器1中斷。通過這種中斷，Arduino可以檢查每個傳感器上是否有讀數(shù)：如果沒有，它會為每個傳感器增加一個變量，它將用作參數(shù)來查找到物體的距離。

void callback（） { //callback is the interruption name

noInterrupts（）;

//if no reading， increases variable sonarCount［n］， where n is the number of sensor

if （（sonar［0］ == 1） && （digitalRead（ECHO））） sonarCount［0］++;

//if there is readind on that sensor， sonar［n］ = 2 accuses object found

if （（sonar［0］ == 1） && （！digitalRead（ECHO）） && （sonarCount［0］ 》 0）） sonar［0］ = 2;

此外，在此中斷期間，它會向電機投入全部電量。如果有一定數(shù)量的中斷超過了PWM_R或PWM_L變量的數(shù)量，那么它對該給定電機的效力為零。

if （PWMCount == 0） {

if （PWML） { //if pwm left is positive then turn to a certain way

digitalWrite（MOTOR + 2， HIGH）;

digitalWrite（MOTOR + 3， LOW）;

} else { //else turn to the other side the left motor

digitalWrite（MOTOR + 2， LOW）;

digitalWrite（MOTOR + 3， HIGH）;

}

（。..）

if （PWMCount 》= abs（PWM_L）） { //if the counter equals the power we want

digitalWrite（MOTOR + 2， LOW）; //shut down both pins of this motor

digitalWrite（MOTOR + 3， LOW）;

}

（。..）

PWMCount++; //increases counter

if （PWMCount == 250） PWMCount = 0; //if counter equals maximum value we want

Timer1.attachInterrupt（callback）; //250 equals 100% power

}

在主循環(huán)期間，機器人繼續(xù)搜索障礙和計算路線以避免它們或改變它的路徑。如果開發(fā)人員想要配置潛在字段控制方法，或者更改機器人的行為，他只需要使用更好的obst（）函數(shù)。該程序的其他部分是必要的，不需要更改。當機器人通過藍牙接收消息時，它會停止避開障礙物，只是聽取用戶輸入。

void loop（） //main loop

{

lcd.clear（）; //clears previous messages on lcd

delay（10）;

search（）; //search obstacles and saves the distance value to each sensor

readings（）; //reads compass and calculates the error from its desired direction

calcPWM（）; //calculates the PWM for each motor based on PID

if （！mensagem） { //message from Bluetooth？ if not， continue doing this

obst（）; //here is where the robot defines its behavior

} //and where it defines the direction it want to go

（。..）

從代碼的所有部分開始，所有部分都是非?；镜?，唯一的一個這里要注意的有趣功能是讀數(shù)（）。在其中，機器人獲取數(shù)字羅盤上當前位置的值X，Y和Z.那么，如何將讀數(shù)轉(zhuǎn)化為讓機器人知道它看哪個方向的東西？

首先得到原始值：

double rawX = event.magnetic.x;

double rawY = event.magnetic.y;

double rawZ = event.magnetic.z;

然后檢查是否機器人在正確的平面上。這可以通過查看Z（垂直軸）是否具有某個小范圍之間的值來實現(xiàn)

if （（rawZ 》 Zprim + 10） || （rawZ 《 Zprim - 10）） return; //if not right， return

現(xiàn)在是時候?qū)和Y值標準化為［ - 之間的空間 - 1，1］，以便從這些值計算sin（）和cos（）。

//Ymin， Ymax， Xmin and Xmax are obtained when the calibration occurs

vector［1］ = （（rawY） - （（Ymax + Ymin） / 2）） / （（Ymax - Ymin） / 2）;

vector［0］ = （（rawX） - （（Xmax + Xmin） / 2）） / （（Xmax - Xmin） / 2）;

我們現(xiàn)在使vectorOBJ ［n］成為一個雙向向量，指向計劃中的位置，我們想要機器人去。因此，要找到兩個向量之間的誤差，我們必須在它們之間產(chǎn)生交叉積。結(jié)果值是另一個向量，但與兩者垂直，向上或向下，取決于其符號。

error = （vectorOBJ［0］ * vector［0］ + vectorOBJ［1］ * vector［1］） /

（sqrt（vectorOBJ［0］ * vectorOBJ［0］ + vectorOBJ［1］ * vectorOBJ［1］）

* sqrt（vector［0］ * vector［0］ + vector［1］ * vector［1］））;

error = （acos（error）） * 180 / PI; //from rad to degrees

//find out the way the result vector is pointing

sentido = vector［0］ * vectorOBJ［1］ - vector［1］ * vectorOBJ［0］;

if （sentido 》 0） error = -error;

步驟5：結(jié)論

最終詞匯

焊接后，安裝機器人并將代碼部署到Arduino和手機，您仍然需要配置其許多屬性。例如，代碼上的正PWM值可能會轉(zhuǎn)動輪子使機器人向后移動，而不是向前移動。也許正面將一個電機轉(zhuǎn)向一側(cè)而另一個轉(zhuǎn)向另一側(cè)。在這種情況下，只需切換電機端子上的電線，這很好。

也許您必須更改變量read而不是X和Y，也許您的指南針計劃將使用X和Z，或Y和Z.取決于您如何放置和配置數(shù)字指南針。也許名為0（零）的傳感器不會在機器人前面，你必須以不同方式連接或配置它們。

畢竟，你可能已經(jīng)完成了你的機器人。您可以根據(jù)需要更改其行為，但我可以保證它將起作用，或者至少代碼將會起作用。機器人將正確讀取指南針，將計算他前進的位置，他想要去的方向，為每個電機提供多少功率，以及看每個傳感器的障礙物有多遠。剩下大量的ROM內(nèi)存，所以你可以按照自己的意愿實現(xiàn)不同的策略。

再次，正如我在之前的Instructable（鏈接）中所寫，這是關(guān)于帶藍牙和紅外遙控的鬧鐘，我還有其他一些我想和你們分享的項目。如果有人喜歡這個，請在這里發(fā)表評論并關(guān)注我，因為我可能會再寫一篇關(guān)于我為Windows Phone（或任何其他平臺）制作的帶有數(shù)字指南針，加速度計和藍牙的智能手表（再次 - “ 藍牙“ ）一切都更好。抱歉英文不好。

責任編輯：wv