安保衛士

金昱芃

近年來，我國超市、倉庫、會展中心、醫院等大型場所的規模和數量不斷增加，夜間僅僅依賴人力巡邏、監控已不能滿足這些場所的安保需求。采用巡邏機器人進行定時、定點巡邏或不間斷流動巡邏不僅節省人力，還能到達監控探頭不能拍到的死角，及時將檢查的環境情況采集成視頻，便于事后查看。

一、制作材料

直流電機、舵機、橡膠輪、萬向輪、控制器、攝像頭、導線、指示燈、控制器、攝像頭、智能手機等。

二、制作過程

1.巡邏機器人采用輪式結構，它的“腿”由3個輪子組成，其中2個橡膠輪由直流電機帶動，另一個采用萬向輪。為了讓它的“手”能上下擺動，分別設置為由一個舵機帶動?！邦^部”利用兩個舵機實現左右轉動、抬頭、低頭等動作。所有電機都由一個單片機控制器控制。為了讓機器人外表更美觀，我用抽紙盒作為它的身體，用一個智能手機代替攝像頭，安裝在頭部，又給它裝上“小手”。巡邏機器人成品如圖1所示。

2.選一塊輸出電壓為7.4V的鋰電池為機器人供電，要保證控制器的正常工作，需提供+5V的工作電壓。采用LM2576開關型降壓穩壓電路，使電壓經過轉換電路穩定輸出5V電壓，滿足控制板和舵機的正常工作電壓。

3.為實現帶動兩個輪子的直流電機的正轉、反轉及調速，采用L298N電機驅動模塊。電路板如圖2所示。

4.舵機驅動模塊中舵機共有電源線（紅色）、地線（黑色）與信號線（橘黃色）三條接線?？刂菩盘枮闃藴蔖WM（脈寬調制信號）信號，通過給舵機送去寬度為0.5ms至2.5ms的脈沖，可使舵機轉動的角度在范圍0°至180°之間改變。另外，舵機內部主要由電位計、舵盤、減速齒輪組和控制電路共同組成，確保其轉動角度準確。

5.程序編寫主要包含機器人控制器程序編寫和手機App的開發兩部分。

（1）機器人控制器程序編寫采用Arduino語言，控制需要6路PWM脈沖寬度輸出，輸出信號對電機和舵機運動分別進行控制。4個數字輸出通過輸出“1”或“0”信號，完成對電機的正轉、反轉與停止控制。串行輸入和串行輸出端口實現藍牙數據的接收發送。

（2）手機App的開發選擇中文版App Inventor，采取堆疊積木的方法構建。App Inventor已經提供了不同類型的模塊，如用戶界面、界面布局、傳感器甚至機器人組件等，只需選擇使用即可。App可支持三種控制模式，分別是點觸屏幕、語音識別和重力感應。在語音識別模式中，可利用智能手機本身的語音識別功能命令機器人運動。重力感應模式下，借助手機內部的方向傳感器即可控制機器人的前進、后退、左轉和右轉。

三、基本功能測試

用藍牙將智能手機和機器人連接之后，就可用手機App控制機器人完成行走等基本動作。 圖4分別是機器人右轉、后退和左轉的動作。

在機器人頭部裝上另一個智能手機，可利用手機高清攝像頭將機器人周圍的情況拍攝下來，只要在局域網Wi-Fi環境中，就可將圖像傳入接入互聯網的任何一臺電腦，實時了解機器人的運行狀態，并保存圖像。（指導老師：楊運峰）