Arduino综合实例之一_避障小车

1.      说明：

此实例实现了通过蓝牙连接小车和手机，在手机端用软件控制小车前进，后退，左／右转向，控制行驶速度。并能让小车自动行驶，躲避障碍。
我买的是最便宜的黄色四驱小车，加了一个电机驱动模块（用于控制小车），一个蓝牙模块（用于与手机连接），一个距离传感器（测试前方是否有障碍物），一个舵机（在遇到障碍时，控制距离传感器转动，判断左／右哪边空间更大）。

2.      硬件：

（加起来百十来块钱）

1)       小车硬件

小车（30+），含车架，车轮，电动机等。最便宜的一套30块钱左右（四驱），当然也不怎么结实。实验用没什么问题。

2)       电机驱动

电机驱动模块可使用L298n（5+）或L293D（8+）。一个L298N可驱动两个电机，一个L293D可驱动四个电机。我使用的是一个L298N，控制四个电机（两两串联，也带得动）。
不太喜欢L293D扩展板，它是Arduino UNO R3的扩展板，是直接插在Arduino板上用的，我买的那一块，虽然能接几个舵机，几个直流电机，但是要想再插传感器就比较麻烦了，还有TX/RX接蓝牙好像也没引出来。它虽然把A0-5以及几个供电引出来，可以焊上针脚使用，但还是麻烦。

3)       传感器和步进电机

在小车上，一般用超声距离传感器（4+）加小舵机（6+）或红外距离传感器x 2 （2+）用作判断前方是否有障碍物。有的小车正面安装一个超声，左前右前各安一个红外；有的把超声安在一个小舵机上，通过步进电机实现“转头”的功能。
超声距离传感器可测到具体的距离，而红外距离传感器则是设定一个阀值，据此判断回传0或1。由于日光里也有红外线，所以在户外会有一定影响，建议使用超声传感器加舵机的方案。

4)       电池和充电器

可使用航模电池加充电器（35+），也可以用电池盒。由于需要提供Arduino板和电机驱动的供电，一般使用6-12V，用电池盒试了一次，电压降得很快，建议购买航模充电电池。

5)       Arduino板

本例中使用了ArduinoUNO R3 (15+) 和sensor shieldv5.0 扩展板（6+）
Arduino上一般有一个3.3V和一个5V供电，三个GND，外接硬件超过两个，供电就比较难插，这里至少需要一个蓝牙模块，一个距离传感器，一个控制传感器方向的舵机，一个电机驱动模块。扩展板为每个IO都配上了VCC和GND；且sensor shield v5.0可直接插在Arduino UNO R3上，非常方便。

6)       小车控制

红外遥控接收器（2+）或蓝牙模块（17+）
红外遥控和蓝牙模块取其中之一即可，各有优势：红遥控接收器很便宜，可以和任何一个家用遥控板配合使用，但是必须对准，才起作用，小车行进的过程中就不太好用，另外因为日光中有红外线，所以户外不太好用；蓝牙模块稍贵，只要在附近就能收到，但需要其它蓝牙设备控制，如：手机控制，同时还要在手机端写相应程序，比较复杂。

7)       其它小配件

杜邦线若干（5+）：公对公，母对公，公对母，15-20cm，开关一个（0.2+）

3.      小问题

1)       超声传感器如何固定？

超声传感器一般安装在小车前端，有时通过舵机相连。有的店卖一些塑料的连接板，购买时请注意和超声传感器是否配套，如不配套，可能安装不上，或者影响侦测距离。

2)       如何调速？

对于调速，有人说通过使能端调速ENA/ENB，我用的是L298n红板，试了不管用，于是用Arduino的5,6,9,10（PWM）连接电机驱动板，并用AnalogWrite写入0-255即可调速。

3)       小车电机如何与电机驱动板相连？

我买的小车电动机有个铜片，我在其上焊了两条杜邦线，然后用胶封了一下。

4.      后记：

总体来说，装硬件调试还是很麻烦。对于增加更多功能，我觉得比较好的解决方案是与手机相连，把更多软件的逻辑放在手机端，也能更好地利用手机的传感器，声音，以及摄像头等等，以实现更多功能，同时又不会让电路变得过于复杂。比如：把手机放车上，使用其上的重力传感和指南针，判断小车位置，绘制地图（手机上也有距离传感器）；手机用蓝牙控制小车；用OpenGL辨别图像，实现追踪等功能；根据小车情况，加一些语音提示…