机器人制作开源方案 | 行星探测车概述

1. 功能描述

       行星探测车（Planetary Rover）是一种用于进行科学探索和勘测任务的无人车辆，它们被设计成能够适应各种复杂的地形条件和极端环境，以便收集数据、拍摄照片、采集样本等。行星探测车通常包含以下主要组件和功能：
       ① 底盘和轮子系统：底盘提供了行星探测车的支撑结构，轮子系统使其能够移动。轮子通常采用特殊设计，以适应不同地质条件和障碍物，并提供良好的牵引力和稳定性。
       ② 动力系统：行星探测车通常由电池或太阳能电池板供电，这些能源会驱动电动机，使车辆能够移动和执行其它任务。
       ③ 导航与控制系统：导航和控制系统帮助行星探测车感知周围的环境并自主导航，它们通常包括惯性测量单元（IMU）、陀螺仪、加速度、摄像头、激光雷达、GPS等传感器。
       ④ 通信系统：行星探测车需要进行通信以接收指令和发送数据，通常会使用无线电通信设备实现远距离通信。
本文示例将实现R261样机行星探测车在行进过程中避障，并且当光强传感器触发时实现太阳翼展开的功能。
 

 

2. 电子硬件

在这个示例中，我们采用了以下硬件，请大家参考：

主控板	Basra主控板（兼容Arduino Uno）‍
扩展板	Bigfish2.1扩展板‍
传感器	光强传感器‍
	近红外传感器
电池	7.4V锂电池

电路连接图如下所示：

3. 功能实现

编程环境：Arduino 1.8.19
下面提供一个实现行星探测车在行进过程中避障，并且当光强传感器触发时实现太阳翼展开功能的参考程序（sketch_sep12a.ino）：

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  版权说明：Copyright 2023 Robottime(Beijing) Technology Co., Ltd. All Rights Reserved.

           Distributed under MIT license.See file LICENSE for detail or copy at

           https://opensource.org/licenses/MIT

           by 机器谱 2023-09-21 https://www.robotway.com/

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#include 

Servo leftSolarPanel;   // 左太阳翼舵机

Servo rightSolarPanel; // 右太阳翼舵机

Servo mast;           // 桅杆舵机

int irSensorPin = A0;     // 红外传感器的引脚（根据实际连接修改）

int lightSensorPin =A5;   // 光强传感器的引脚（根据实际连接修改）

bool irSensorTriggered = false; // 用于跟踪红外传感器触发状态

void setup() {

  pinMode(irSensorPin, INPUT);

  pinMode(lightSensorPin, INPUT);

 

  leftSolarPanel.attach(4);   // 左太阳翼舵机连接到数字引脚 4

  rightSolarPanel.attach(3); // 右太阳翼舵机连接到数字引脚 3

  mast.attach(7);            // 桅杆舵机连接到数字引脚 7

}

void loop() {

  // 读取红外传感器状态

  int irSensorValue = digitalRead(irSensorPin);

  // 如果红外传感器触发，小车后退并左转

  if (irSensorValue == HIGH && !irSensorTriggered) {

    irSensorTriggered = true;

    moveBackward();

    leftTurn();

  } else if (irSensorValue == HIGH && irSensorTriggered) {

    irSensorTriggered = false;

    moveForward();

    rightTurn();

  } else {

    // 如果未触发红外传感器，停止小车运动

    stopCar();

  }

  // 读取光强传感器状态

  int lightSensorValue = analogRead(lightSensorPin);

  // 如果光强传感器触发，执行太阳翼和桅杆展开和闭合操作

  if (lightSensorValue > 500) {

    expandSolarPanelsAndMast();

  } else {

    stopSolarPanelsAndMast();

  }

}

// 后退

void moveBackward() {

   digitalWrite( 5 , HIGH );   //右轮后退

  digitalWrite( 6 , LOW );

 

  digitalWrite( 9 , HIGH );   //左轮后退

  digitalWrite( 10 , LOW);

}

// 左转

void leftTurn() {

  digitalWrite( 5 , HIGH );

  digitalWrite( 6 , LOW );

  digitalWrite( 9 , LOW );

  digitalWrite( 10 , LOW );

}

// 前进

void moveForward() {

  digitalWrite( 5 , LOW );   //右轮前进

  digitalWrite( 6 , HIGH );

 

  digitalWrite( 9 , LOW );   //左轮前进

  digitalWrite( 10 , HIGH );

}

// 右转

void rightTurn() {

  digitalWrite( 5 , LOW );

  digitalWrite( 6 , LOW );

  digitalWrite( 9 , HIGH );

  digitalWrite( 10 , LOW );

}

// 停止

void stopCar() {

  analogWrite(5 , 0);

  analogWrite(6 , 0);

  analogWrite(9 , 0);

  analogWrite(10 , 0);

}

// 太阳翼和桅杆展开操作

void expandSolarPanelsAndMast() {

  // 左太阳翼展开至180°

  setServoAngle(leftSolarPanel, 180);

  delay(500);   // 暂停0.5秒

  // 右太阳翼展开至180°

  setServoAngle(rightSolarPanel, 180);

  delay(500);   // 暂停0.5秒

  // 桅杆展开至90°

  setServoAngle(mast, 90);

  delay(500);   // 暂停0.5秒

}

// 太阳翼和桅杆关闭操作

void stopSolarPanelsAndMast() {

  // 桅杆闭合至0°

  setServoAngle(mast, 0);

  // 左太阳翼闭合至0°

  setServoAngle(leftSolarPanel, 0);

  // 右太阳翼闭合至0°

  setServoAngle(rightSolarPanel, 0);

}

// 函数用于设置舵机角度，并控制舵机旋转速度

void setServoAngle(Servo servo, int targetAngle) {

  int currentAngle = servo.read();

  int step = 1; // 步进值，可根据需要调整

  int delayTime = 20; // 延迟时间，可根据需要调整

  if (targetAngle > currentAngle) {

    for (int angle = currentAngle; angle <= targetAngle; angle += step) {

      servo.write(angle);

      delay(delayTime);

    }

  } else if (targetAngle < currentAngle) {

    for (int angle = currentAngle; angle >= targetAngle; angle -= step) {

      servo.write(angle);

      delay(delayTime);

    }

  }

}

​4. 扩展样机

​本样机的底盘方案是【R255】号机构，如下图所示：

程序源代码及样机3D文件资料详见 行星探测车-概述