使用Arduino的避障机器人（智能车）

这里设计了一个关于避障机器人的简单项目。机器人学是一个有趣且快速发展的领域。作为工程的一个分支，机器人技术的应用随着技术的进步而不断增加。

移动机器人的概念正在快速发展，移动机器人的数量和其复杂性随着不同的应用而增加。

有许多类型的移动机器人导航技术，如路径规划、自我定位和地图解释。避障机器人是一种自主移动机器人，它可以避免与意外的障碍物发生碰撞。

在这个项目中，我们设计了一个避障机器人。它是一个基于Arduino的机器人，使用超声波测距仪传感器来避免碰撞。

电路图

需要的硬件

Arduino Uno

超声波测距仪传感器 - HC - SR04  

电机驱动IC - L293D

伺服电机 (Tower Pro SG90)  

齿轮马达 x 2 

机器人底盘  

电源供应器 

电池连接器

电池座

部件描述

Arduino Uno

Arduino Uno是一个基于ATmega 328p微控制器的原型开发板。它是一个开源的电子原型开发平台，可用于各种传感器和执行器。

Arduino Uno有14个数字I/O引脚，其中6个引脚被用于本项目中。

Arduino Uno板

HC - SR04

它是一个超声波测距仪传感器。它是一个基于非接触的距离测量系统，可以测量2厘米到4米的距离。

超声波传感器

L293D

它是一个电机驱动器，可以为两个电机提供双向驱动电流。

伺服电机 

Tower Pro SG90是一个简单的伺服电机，可以在每个方向上旋转90度（总共约180度）。 

使用Arduino的避障机器人的设计

Arduino是该机器人的主要处理单元。在14个可用的数字I/O引脚中，有7个引脚被用于本项目设计。

超声波传感器有4个引脚： Vcc、Trig、Echo和Gnd。Vcc和Gnd连接到Arduino的+5v和GND针脚。Trig（触发器）分别与Arduino UNO的第9针和第8针相连。

伺服电机用于旋转超声波传感器以扫描障碍物。它有三个引脚，即控制、VCC和GND。伺服控制引脚连接到Arduino的11号引脚，而VCC和GND则连接到+5V和GND。 

L293D是一个16针的集成电路。引脚1和9是启用引脚。这些引脚连接到+5V。 引脚2和7是单片机对第一个电机的控制输入。它们分别与Arduino的6和7号引脚相连。

同样地，10号和15号引脚是微控制器对第二个电机的控制输入。它们被连接到Arduino的5和4号引脚。L293D的4、5、12和13脚是接地引脚，与Gnd相连。

第一个电机（视为左轮的电机）连接在L293D的3和6号针脚上。第二个电机，作为右轮电机，连接到L293D的11和14针脚。

L293D的第16针是Vcc1。这是与+5V相连的。第8个引脚是Vcc2。这是电机的电源电压。它可以连接到4.7V和36V之间的任何地方。在这个项目中，L293D的第8个引脚连接到+5V电源。

注意：电机驱动器的电源，即第1针（使能1）、第8针（VCC2）、第9针（使能2）和第16针（VCC1）应该有单独的电源供应。

电机驱动板可以使用板上的5V电压调节器。在本项目中也使用了一个类似的电源。

如果上述避障机器人的电路图不清楚，下面的图片可能会有帮助。

使用Arduino电路2的避障机器人

工作

在进行项目工作之前，重要的是要了解超声波传感器的工作原理。超声波传感器工作的基本原理如下：

使用一个外部触发信号，超声波传感器的Trig引脚被设置为逻辑高电平，至少10µs。发送器模块发出一个声波脉冲。这包括8个40KHz的脉冲。

信号在撞击到表面后返回，接收器检测到这个信号。在发送信号和接收信号的过程中，回音针是高电平。这个时间可以通过适当的计算转换为距离。

这个项目的目的是使用超声波传感器和Arduino实现一个避障机器人。所有的连接都是按照电路图进行的。本项目的工作原理解释如下。

当机器人通电时，机器人的两个马达会正常运行，机器人会向前移动。在此期间，超声波传感器不断计算机器人与反射面之间的距离。

这些信息由Arduino处理。如果机器人与障碍物之间的距离小于15厘米，机器人就会停下来，用伺服电机和超声波传感器向左右方向扫描新的距离。如果左边的距离大于右边的距离，机器人将准备左转。但首先，它要退后一点，然后激活左轮电机，使其反转。

同样地，如果右边的距离比左边的距离大，机器人就准备向右旋转。 这个过程一直持续下去，机器人一直在移动，不会撞到任何障碍物。

注意

由于该项目是基于Arduino的，编程非常简单，可以很容易地修改。

不需要Arduino电机盾牌。

当使用9V电池时，至少需要2个这样的电池为机器人供电。最好使用2个9V电池（一个用于Arduino、超声波传感器、伺服电机，另一个用于L293D和电机）。

超声波传感器不应直接连接到电源上，因为它可能会影响正常的性能。

也可以使用一对红外发射器-接收器来代替超声波传感器。

应用

避障机器人可用于几乎所有的移动机器人导航系统。

它们可以用于家庭工作，如自动真空清洁。

它们也可以用于危险的环境中，在那里人类的渗透可能是致命的。