机器人综合项目实践教程 课件 第4、5章 Arduino平台机器人实战； MSP430平台机器人实战.pptx
第四章Arduino平台机器人实战;
4.1Arduino机器人的硬件库;;
4.1.2舵机库
前面介绍了硬件库的调用能实现在LCD显示屏上呈现文本。现在介绍如何让物体动起来。用Arduino移动一个物体最好的办法就是使用舵机/电机。Arduino平台有一个专门驱动典型舵机/电机的库，简称之为舵机库。;
舵机库可以在ArduinoUNO平台上的任何数字引脚上最多控制12个舵机，但是这个功能不可用数字引脚9和10上的PWM。舵机端口部分有三根不同颜色的输出线。其中，红色为电源线，其连接供电电压范围是+4.8?V～6?V；黑色线材是电源地线，为公共地接地线；黄色线材为舵机的控制端(也就是信号线)，其逻辑信号电压保持范围为+3?V～5?V，而信号线与单片机信号输出端口相连。如图4.1所示为一个或多个舵机与Arduino单片机硬件连线示意图，每个舵机都可以使用PWM控制波形，实现舵机位置的目标控制。;;;
设计舵机组合控制方式时，应当考虑到控制多个舵机可能需要超过100?mA的电流，以及Arduino单片机与各种硬件器件或电路连接软件的连接配置。Arduino有多种方式可以产生PWM控制舵机，有通过Arduino的普通数字传感器接口产生占空比不同的方波，模拟产生PWM信号进行舵机定位，如图4.2(a)所示；还有直接利用Arduino自带的Servo函数进行舵机控制的，如图4.2(b)所示。在舵机的连接部分直接使用黏合剂固定并连接需要连接的舵机，因为SG90舵机的扭力相对较小，所以不会对连接部分产生非常大的扭力，不会影响舵机的运动。;;
具体实现舵机控制例程代码的方法有以下三种：
1)?第一种方法
第一种方法是用analogWrite(pin,val)命令，其中函数参数pin是引脚的编号，测试只能用3、5、6、9、10、11这几条；val指的是0～655的整数值，对应电压从0到+5V。例如ArduinoMega168就支持0～13共14个PWM输出。(注意：几个引脚的编号指的是pin编号，Arduino板子会用这几个管脚支持PWM输出。)?程序4.2为Arduino调用analogWrite(pin,val)命令输出脉冲宽度调制信号程序代码。
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2)第二种方法
第二种方法是手动设置实现Arduino平台输出脉冲宽度调制信号的代码。如程序4.3所示为Arduino手动实现输出脉冲宽度调制信号的程序代码。;;
3)?第三种方法
第三种方法是直接利用Arduino自带的Servo函数进行舵机的控制，如程序4.4为Arduino调用库函数servo.h的程序代码，代码中展示了调用库函数servo.h后，采用不同舵机的调用函数设置。;
程序4.4中主函数loop函数体内部调用write()函数，用来实现控制舵机的运动。该函数参数是用角度数为单位简单指定一个角度，舵机就会以默认速度运动到这个角度，并在每个运动之间延时；这里考虑舵机只以一个固定的速度运动，当需要减慢舵机角度变化的速度时，我们需要把大的位置变化分成一些小的运动，并在每个运动之间延时；程序4.4中的标准for循环让舵机开始时在0°位置，每10?ms增加1°，直到舵机达到90°位置。;;
以上说明的Arduino平台舵机组合控制实验中，调试过程中需要注意解决以下三个易出故障的问题。
1)?舵机回到中间的初始化问题
2)?供电问题
3)?线材长度问题;
综上所述，舵机是一种简单的旋转运动电机，即一种位置(角度)伺服驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的系统。对于有些项目需用到同样的运动位置精确控制的其他硬件，可以结合具体硬件器件数据文件，生成一个新的硬件库实例，进行相应函数参数设置控制。;
4.2Arduino平台循迹功能机器人实战 ;
在机器人的制作中，在循迹模块上，由于黑白线地板对光线的反射系数不同，因此传感器依据接收到的反射光强弱来判断机器人小车前进方向。本节采用TCRT5000红外对管检测黑线，实现机器人识别并能沿着地面测试区域的黑白线中黑线行走；在避障模块设计上，采用中间一个超声波探头HC-SR04超声波传感器发射和接收超声波，实现障碍物距离的测量。整个机器人组成部分有主控电路模块、电源、红外检测模块、电机及驱动模块等。若设计为两个或三个红外传感器，则其逻辑布局可参考表4.1所示的红外传感器控制策略组合表。;;
采用差速换向控制机器人左右轮，实现机器人的左右转、前进后退等电机控制动作，实现轮式机器人循迹和避障效果。图4.3为机器人小车循迹的程序流程设计图，其中图4.3(a)为两路传感器循迹的流程图，图4.3(b)为三路传感器循迹的流程图。;;
在实验室搭建的