尋跡機器人

“老師，今天我們要學習什么呢？” “嗯，在機器人比賽場地上經常會看到機器人沿著黑線行走，它們是怎么辦到的呢？原來，它們身上裝有能夠巡線的傳感器——紅外反射傳感器?！爆F在我們就來給機器人加一個這樣的功能——尋跡！

圖1所示是2016年第6期做的點贊機器人，我們在點贊機器人的前面加了一個巡線模塊。如圖2所示，巡線模塊實際上是一個紅外反射傳感器。模塊上有一個紅外發射二極管和一個光敏三極管，其背面有兩個指示燈，分別是電源指示燈和開關指示燈。當通電時，電源指示燈亮，紅外發射二極管不斷發射紅外線。當遇到黑色或較暗的物體時，紅外線沒有被反射回來，或雖然被反射回來但強度不夠大，光敏三極管就處于關斷狀態，此時模塊輸出端D0為低電平，開關指示燈處于熄滅狀態。當遇到白色或較亮的物體時，紅外線被反射回來且強度足夠大，光敏三極管飽和，此時模塊輸出端D0為高電平，開關指示燈被點亮。

如圖3所示，為方便觀察，只連接電機驅動板和尋線模塊。先把紅外傳感器固定到小車的前端，傳感器距離地面1cm左右。紅外反射傳感器的VCC、GND、D0分別和Arduino板的5V、GND和D3腳連接。通電后觀察巡線模塊在黑、白區域移動時，開關指示燈是否會變化。如果是常亮或常暗，可調節模塊上的可調電阻，直到指示燈的狀態可以變化。

機器人沿黑線行走的原理如圖4所示，編寫巡線程序如圖5，圖中D6、D9是PWM調速引腳，用于控制左右電機的轉速，設置為90。當一個電機轉動時，另一個電機的調速引腳設置為0，控制電機停止轉動。

把程序下載到小車上。找一張大的白紙，用黑色電工膠帶貼出一個黑色圓形軌跡圖，測試小車是否能沿黑線行走。圖5為所編寫的程序，因為沒有停止指令，所以小車會一直沿著黑線行走。現在把超聲波傳感器和舵機連接到電路中，修改程序如圖6、圖7、圖8。在這些程序中，小車的左轉和右轉分別放置到兩個子程序left、right中，這樣可以使程序簡短一些。小車的巡線程序和圖5就不一樣了，它是一種條件循環。當超聲波傳感器與前面的障礙物距離大于10cm的時候，小車重復執行巡線程序。當障礙物距離小于10cm時，機器人的手臂豎立起來，小車停止運動5s。