不同的夢想多彩的小車

劉金鵬

每一個孩子從小都有一個夢想：制作一輛完全屬于自己的小車。在這個人人皆可創造的時代，做一輛小車也許已經不再是一件難事，但是利用這些小車套件做出的作品大多千遍一律，沒有特色和個性。一般小車車體大多采用亞克力、鋁合金或木板，可創意和發揮想像力的空間有限，筆者采用硬紙板裁剪后進行小車車底自由拼接，可完成富有特色的車體裝拼，采用紙板的另一個好處是在其表面可以任意涂鴉各種造型，完成個性化的裝飾，做出個性鮮明的小車。制作流程如下。

1. 裁剪長方形紙板

車體部分是由四塊130mm×100mm的長方形紙板及兩塊100mm×100mm正方形紙板拼接而成。將一張A4大小的2mm厚白卡紙用尺子和鉛筆按130mm×100mm大小畫出標記，然后用美工刀裁剪出四個相同大小的長方體紙板（為方便書寫分別命名為A1-A4）。

2. 裁剪正方形紙板

用同樣的方法在A4白卡紙上裁剪出兩個100mm×100mm大小的正方形紙板（為方便書寫分別命名為B1、B2）。

3. 確定電機安裝位置并安裝

在B1、B2兩塊正方形紙板上分別固定一個電機。首先要確定電機軸及兩個螺絲安裝孔的位置，用尺子在紙板上確定好相關尺寸。

在電機軸固定位置用開孔器開孔，也可先用小螺絲刀打洞，然后再用大號螺絲刀把孔擴大；兩個電機固定螺絲位置則用小號螺絲刀打孔即可。將電機對準相應位置用螺絲進行固定。

4. 安裝萬向輪

在A1（底板）紙板正前方中間位置確定好萬向輪（小車前輪）固定孔的位置，用黑色筆做好標記，然后用小號螺絲刀開孔后通過配套的螺絲進行固定（如圖1）。

5. 固定電池

將鋰電池通過強力雙面膠帶固定在A1紙板內側一面中間的位置，盡可能保持小車重心的平衡。這里也可以使用裝有干電池的電池盒固定在A1紙板上為小車供電。

6. 拼接紙板

將B1、B2紙板與A1紙板用熱熔膠槍粘連在一起，然后用美工刀裁剪一塊比A1略小的紙板C1，并在其正前方開一個長方形窗口方便走線，用熱熔膠槍固定在電池及電機的上面（如圖2）。

7. 安裝輪胎及Arduino主控板

將兩個輪胎分別安裝在兩個電機軸上，把已經引出兩條電源線的Arduino主控板（自帶電機驅動）用一顆螺絲釘固定在C1紙板上，注意將板子的USB數據口一端對著小車后部，方便連線及后期進行程序調試，左、右兩只電機線分別與主控板上M1、M2接線柱相連接，此處連接需要用到小號一字螺絲刀，接頭位置露出的銅線不宜過長，可用指甲刀剝線（如圖3）。

8. 連接電源與Arduino主控

將電源正極連線與Arduino主控板正極直接相連；將電源負極與自鎖開關其中一只引腳相連，并將自鎖開關的另一只引腳連接到Arduino主控板的負極，這樣就可以通過按自鎖開關控制Arduino主控板是否供電。注意導線連接處用紙膠帶纏繞，避免接觸短路，自鎖開關及導線可以通過粘性比較強的紙膠帶固定在紙板上，使整個布線盡可能簡潔清晰。

9. 電子器件連接

在Arduino主控板相應數字端口用杜邦線分別連接好雙色LED、蜂鳴器、超聲波避障等傳感器（如圖4）。

10. 安裝超聲波傳感器

將已經完成涂鴉的盒子機器人正前方紙板（A2）用記號筆標記位置，同時用小號螺絲刀完成打孔。打孔的簡便方法是用螺絲刀沿著畫好的線條邊緣連續扎洞，連點成線，最后用手指用力按壓，取下中間的圓形區域即完成打孔。把超聲波傳感器從打好的孔中穿過，用熱熔膠在盒子正前方分別固定好A2紙板及超聲波傳感器（如圖5）。

11. 安裝蜂鳴器和雙色LED

用同樣的方法在盒子正上方紙板（A3）上完成蜂鳴器和雙色LED的打孔工作，把元器件安裝固定到相應位置后可用少量熱熔膠在盒子內側一邊稍加涂沫以防元器件松動（如圖6）。

12. 安裝后蓋

將盒子后側紙板（A4）打孔后，把自鎖開關移至盒子背面中間的位置并用紙膠帶固定好，注意這塊紙板（A4），不再使用熱熔膠固定，而是改用紙膠帶來粘連，這樣做的好處是方便隨時打開盒子后蓋來下載調試程序。

13. 增加巡線功能

如果需要紙盒版機器人小車具備巡線功能，則需要在A1紙板萬向輪兩邊安裝巡線傳感器，原理是當檢測到黑線時返回“1”，否則返回“0”，這樣當小車放在黑色的線條（可以用黑色的電工膠布來布置小車行走軌跡）上時，兩只傳感器分別置于黑線兩邊，通過檢測傳感器的返回值就可以控制小車調整兩邊電機速度達到巡線的目的了。

至此，紙盒版機器人小車的結構、電路搭建部分就算是完成了，但它現在還不能按你的想法行走或是避障，因為我們還沒有給Arduino主控板寫入相應的程序呢！

關于程序編寫，我們的設想是通過驅動兩只馬達分別按一定的速度轉動讓小車前進，通過超聲波傳感器偵測前方有無障礙，如果有障礙則通過改變兩側電機速度及方向讓小車實現后退轉彎，并且同時讓LED發出紅光，蜂鳴器鳴叫；否則讓小車沿直線前進，LED發出綠光。我們使用北師大傅騫團隊開發的Mixly軟件來編寫程序，實現我們的設想。

假設超聲波傳感器接數字3號端口；雙色LED接數字12、13號端口（即雙色LED長腳接+5V，二個短腳分別接12、13號端口）；蜂鳴器接數字2號端口。紙盒機器人小車避障參考Mixly程序如圖7所示。

如果要實現巡線功能，假設二個巡線傳感器分別連接數字8號端口和9號端口。紙盒機器人小車巡線參考Mixly程序如圖8所示。

你可以試著編寫讓小車同時實現巡線和避障功能的程序，期待著你的多彩個性智能小車的問世。

（作者單位：浙江杭州市余杭區安吉路良渚實驗學校）