瘋狂的“小強”

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一般智能機器人都需要用單片機芯片借助程序來控制，簡單一點的也需要由電阻、電容、晶體管之類的電子元器件組成的電子電路來控制。本期，介紹一個采用非常簡單的電路來控制的智能避障機器人，它不需要單片機芯片，僅由電池、開關、電機組成的基礎電路構成。所謂“避障”即自動避開障礙物，實際上就是遇到障礙物時會轉彎掉頭。機器人在運動時，看起來有點像一只發狂亂竄的“小強”，所以將它命名為瘋狂的“小強”。

驅動原理：

避障機器人采用帶轉向功能的三輪驅動方式，兩個前輪是主動輪，負責輸出動力，一個后輪是從動輪，起到平衡的作用。只要控制前面兩個輪子的轉動方向，就可以控制整個機器小車行進的方向，這也就是差速轉向控制：

（1）左右兩個前輪都向前轉，則小車向前方直線前進；

（2）左右兩個前輪都向后轉，則小車向后方直線倒退；

（3）左前輪向后轉，右前輪向前轉，則小車在原地向左側轉向（逆時針）；

（4）左前輪向前轉，右前輪向后轉，則小車在原地向右側轉向（順時針）。

電路原理：

避障機器人的前端引出兩根用鋼絲做成的觸須，一左一右各連接到一個碰撞開關，分別控制著左右兩個前輪電機的轉動方向。左右觸須與對應控制的電機是交叉布局的：左邊的觸須連接右邊的碰撞開關，控制右邊的電機；右邊的觸須連接左邊的碰撞開關，控制左邊的電機。

制作過程：

1. 選用橫截面為25mm×15mm 的PVC線槽，截取長10cm的一段。把方槽的兩個側邊去掉，得到一根長10cm、寬2.2cm左右的方條。沿著方條中心線把方條裁開。把其中一個長條剪短，最后得到兩根分別長10cm、9cm 的長條。

2. 在10cm 的長條上分別距離一端邊緣3.5cm、6.5cm 的位置畫橫截線，在9cm 的長條上分別距離一端邊緣2.5cm、6.5cm 的位置畫橫截線。沿著橫截線，用尖嘴鉗將它們彎折成如圖形狀的長、短支架。

3. 截取一段長4cm的PVC方槽，把其中一個側邊剪掉，得到小車的車身前蓋。如圖所示，把短支架用502膠水粘貼到車身前蓋內側，其中短支架中間水平部分正好與車身前蓋的橫向寬度對齊。

4. 截取長6cm的一段PVC方槽，裁掉兩個側邊，作為車身的頂蓋。把頂蓋用502膠水粘貼到車身的前蓋內側上，其中頂蓋的前端正好抵住短支架的邊緣。

5. 把長支架跨在車身前蓋上方，然后讓長支架的其中兩側的前端與同側短支架的前端疊在一起并對齊，用透明膠帶捆綁在一起。

6. 把電池盒放在車身頂蓋內側，用鉛筆標記電池盒的兩個固定孔，然后打孔，最后用螺絲將電池盒固定到車身上。

7. 用鋼絲來制作觸須。每根觸須的鋼絲長為10～15cm。把兩根鋼絲并在一起彎折，保證兩根鋼絲的彎折角度盡可能一致。把兩根鋼絲彎折成有一端傾斜較大的弧形，弧形兩端距離跨度大約是12cm。

8. 把兩根鋼絲弧度較小的一端，用尖嘴鉗往回彎折大約5mm，這樣鋼絲前端就類似倒鉤一樣，同時盡量夾扁一點。把兩根鋼絲的倒鉤部分，固定到接線端子上，使接線端子正好與桌面垂直。

9. 把固定了觸須的接線端子安裝到碰撞開關上。接線端子安裝到碰撞開關上后，用尖嘴鉗夾住接線端子上套了碰撞開關金屬彈片的部分，然后把金屬彈片往上彎折成如圖形狀。

10. 在車身前蓋的兩端的直角轉角處，各鉆一個直徑2mm的小孔，要求小孔對應到兩根直角邊上的距離都是5mm。用螺絲把兩個碰撞開關對稱固定在車身前蓋上，兩根觸須互相交叉。

11. 調整兩個碰撞開關，要求它們的傾斜角度是一樣的，以保證兩側的觸須伸展出去時互相對稱。用手同時按壓兩根觸須使得碰撞開關觸發時（會有“滴”的一聲），觸須底部兩側的接線端子沒有碰到一起。

12. 從塑料導線上剪下長5mm的一段，作為軸套。去掉塑料導線中的金屬線，將塑料膠皮套到電機軸上，使塑料膠皮前端與電機軸前端平齊。

13. 剪一段長6mm左右的自行車氣門芯膠管，套到塑料軸套外面，將其完全包裹。

14. 從電池盒的紅黑導線上，分別剪下四根長3cm的導線。把這四根導線上好錫，焊接在兩個電機的引腳電極上。

15. 把兩個電機分別用透明膠帶捆綁粘貼到前輪支架的兩端。

16. 把車身頂蓋后端兩側剪成斜倒角形狀。松開電池盒上的螺絲，使得電池盒與車身頂蓋之間有一定的縫隙。把一根黃色導線從縫隙中穿過。再把電池盒上的螺母擰緊，讓電池盒與車身頂蓋把導線夾緊。

17. 剪一段長1.5cm 的黑色導線，焊接到電池盒的電極上，焊接的時間不要太長，避免電池盒塑料受熱變軟導致金屬電極彈片脫落。

18. 把黑色導線焊接到撥動開關側邊的引腳上，再把黃色導線焊接在中間的引腳上，用熱熔膠把撥動開關固定在車身頂蓋后端。

19. 參照電路原理圖完成電路的焊接。

20. 用一個塑料小圓珠作為后輪，用拉直的回形針來制作后輪的支架，把后輪支架裝到車身頂蓋后端。再用熱熔膠把支架與車身頂蓋固定起來。

21. 截取兩片長7cm、寬2cm 左右的PVC方塊，剪成如圖形狀，作為“小強”的翅膀。截取一段PVC線槽的槽蓋，剪成梯形結構，下底長3cm、上底長2cm、高2cm。把兩個翅膀用502 膠水粘貼到頭部上方。

22. 把兩片紅色墊片插到線槽軌道卡扣兩端，用502膠水固定，作為眼睛。剪一段長2cm的線槽軌道卡扣，粘貼到頭部下方，用卡扣扣住小車的支架，就可以把頭部以及翅膀結構固定在小車頂上了。

23. 裝上電池，調試機器人，確定觸碰開關和電機的轉向。調試結束后，再用熱熔膠固定碰撞開關，避免其在運動中發生松動，瘋狂的“小強”就完成了。