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[12812] 2018-06-11_DIY一个自己喜欢的瓦力吧！

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-18
2018-06-11_DIY一个自己喜欢的瓦力吧！ D I Y 一 个 自 己 喜 欢 的 瓦 力 吧 ！ 原 创   _ 橙 子   ゝ   F r e e B u f   2 0 1 8 - 0 6 - 1 1 随 着 科 学 技 术 的 快 速 发 展 ， A I 技 术 已 经 越 来 越 接 近 人 们 的 日 常 生 活 ， 人 们 对 智 能 车 的 研 究 有 增 无 减 ， 智 能 小 车 已 然 成 为 以 后 科 学 技 术 发 展 的 新 思 路 和 新 方 向 。 智 能 小 车 可 以 按 照 预 先 设 定 的 模 式 在 一 哥 环 境 里 自 动 运 作 ， 不 需 要 我 们 的 操 控 ， 可 应 用 于 路 面 检 测 , 科 学 勘 探 , 智 能 温 度 测 量 等 。 日 常 生 活 中 ， 很 多 交 通 事 故 是 由 于 人 的 反 应 时 间 过 长 导 致 ， 而 智 能 小 车 实 现 了 自 动 应 急 ， 自 动 避 障 ， 为 生 命 安 全 做 最 后 的 保 障 。 下 面 我 来 带 着 大 家 做 一 个 瓦 力 - 超 声 波 智 能 避 障 小 车 , 以 前 是 用 A r d u i n o 和 c 的 ， 现 在 我 们 用 m i c r o p y t h o n 来 做 ， 核 心 单 片 机 我 们 用 的 是 T P Y B o a r d   v 1 0 2 ， 超 声 波 避 障 小 车 主 要 是 运 用 超 声 波 模 块 测 距 进 行 测 距 来 数 据 传 输 ， 通 过 T P Y B o a r d v 1 0 2 控 制 电 机 、 舵 机 的 转 动 ， 本 次 智 能 避 障 小 车 的 设 计 在 于 探 索 智 能 小 车 的 设 计 理 念 及 设 计 方 法 ， 下 面 就 动 手 搞 起 来
吧 ！ ！ ！ ！ ！ 一 、 材 料 准 备 一 、 材 料 准 备 1 、 T P Y b o a r d   V 1 0 2   开 发 板   1   块 2 、 电 机 驱 动 模 块 L 2 9 8 N   1 个 3 、 电 机   2 块 4 、 小 车 底 盘   1 个 5 、 超 声 波 模 块   1 个 6 、 舵 机   1 个 7 、 S G 9 0 舵 机 支 架   1 个 8 、 超 声 波 云 台 支 架   1 个 实 验 的 元 器 件 都 是 一 些 通 用 的 东 西 ， 很 多 地 方 都 能 买 的 到 ， 我 就 不 一 一 介 绍 啦 ， 不 过 它 的 核 心 单 片 机 - T P Y B o a r d   v 1 0 2 。 二 、 超 声 波 模 块 二 、 超 声 波 模 块 1 、 什 么 是 超 声 波 模 块 、 什 么 是 超 声 波 模 块 超 声 波 传 感 器 是 利 用 超 声 波 的 特 性 研 制 而 成 的 传 感 器 ,   它 是 通 过 传 送 一 个 超 声 波 （ 远 高 于 人 的 听 觉 范 围 ） 和 提 供 一 个 对 应 于 爆 裂 回 声 返 回 到 传 感 器 所 需 时 间 的 输 出 脉 冲 来 工 作 的 。 超 声 波 传 感 器 在 非 接 触 性 测 量 方 面 的 应 用 非 常 广 泛 ， 如 检 测 液 体 水 位 （ 特 别 是 具 有 腐 蚀 性 的 液 体 ， 如 硫 酸 、 硝 酸 液 体 ） ， 汽 车 倒 车 防 撞 系 统 ， 金 属 / 非 金 属 探 伤 等 ， 都 可 以 用 到 超 声 波 距 离 传 感 器 。 2 、 超 声 波 模 块 测 距 的 原 理 、 超 声 波 模 块 测 距 的 原 理 ( 1 ) 采 用 I O 口 T R I G 触 发 测 距 ， 给 最 少 1 0 u s 的 高 电 平 信 呈 ； ( 2 ) 模 块 自 动 发 送   8   个   4 0 k h z   的 方 波 ， 自 动 检 测 是 否 有 信 号 返 回 ； ( 3 ) 有 信 号 返 回 ， 通 过   I O   口   E C H O   输 出 一 个 高 电 平 ， 高 电 平 持 续 的 时 间 就 是 超 声 波 从 发 射 到 返 回 的 时 间 。
测 试 距 离 = ( 高 电 平 时 间 * 声 速 ( 3 4 0 M / S ) ) / 2 。 如 下 图 接 线 ， V C C   供   5 V 电 源 ，   G N D   为 地 线 ， T R I G   触 发 控 制 信 号 输 入 ， 接 板 子 的 X 9 ， E C H O   回 响 信 号 输 出 ， 接 板 子 的 X 1 0 ， 四 个 接 口 端 。 三 、 电 机 驱 动 模 块 三 、 电 机 驱 动 模 块 1 、 什 么 是 电 机 驱 动 模 块 、 什 么 是 电 机 驱 动 模 块 电 机 驱 动 模 块 主 要 是 可 以 控 制 电 机 的 运 行 ： 运 行 、 调 速 、 停 止 、 步 进 、 匀 速 等 操 作 。 2 、 、 L 2 9 8 N 的 使 用 方 法 的 使 用 方 法 L 2 9 8 N 模 块 是 2 路 的 H 桥 驱 动 ， 所 以 可 以 同 时 驱 动 两 个 电 机 ， 接 法 如 图 所 示 使 能 E N A   E N B 之 后 ， 可 以 分 别 从 I N 1   I N 2 输 入 P W M 信 号 驱 动 电 机 1 的 转 速 和 方 向 ， 可 以 分 别 从 I N 3   I N 4 输 入 P W M 信 号 驱 动 电 机 2 的 转 速 和 方 向 。 我 们 将 电 机 1 接 口 的 O U T 1 与 O U T 2 与 小 车 的 一 个 电 机 的 正 负 极 连 接 起 来 ， 将 电 机 2 接 口 的 O U T 3 与 O U T 2 与 小 车 的 另 一 个 电 机 的 正 负 极 连 接 起 来 。 然 后 将 两 边 的 接 线 端 子 ， 即 供 电 正 极 （ 中 间 的 接 线 端 子 为 接 地 ） 连 接 T P Y b o a r d   v 1 0 2 的 V I N ， 中 间 的 接 线 端 子 即 接 地 ， 连 接 T P Y B o a r d   v 1 0 2 的 G N D ， I n 1 - I n 4 连 接 T P Y B o a r d 的 X 1 ， X 2 ， Y 1 ， Y 2 ， 通 过 X 1 , X 2 与 Y 1 , Y 2 的 高 低 电 平 ， 来 控 制 电 机 的 转 动 ， 从 而 让 小 车 前 进 ， 后 退 ， 向 左 ， 向 右 。
四 、 舵 机 四 、 舵 机 1 、 概 述 、 概 述 舵 机 也 叫 伺 服 电 机 ， 最 早 用 于 船 舶 上 实 现 其 转 向 功 能 ， 由 于 可 以 通 过 程 序 连 续 控 制 其 转 角 ， 因 而 被 广 泛 应 用 智 能 小 车 以 实 现 转 向 以 及 机 器 人 各 类 关 节 运 动 中 ， 如 下 图 所 示 。
2 、 舵 机 的 组 成 、 舵 机 的 组 成 一 般 来 讲 ， 舵 机 主 要 由 以 下 几 个 部 分 组 成 ， 舵 盘 、 减 速 齿 轮 组 、 位 置 反 馈 电 位 计 、 直 流 电 机 、 控 制 电 路 等 ， 如 下 图 所 示 。
舵 机 的 输 入 线 共 有 三 条 ， 红 色 中 间 ， 是 电 源 线 ， 一 边 灰 色 的 是 地 线 ， 这 辆 根 线 给 舵 机 提 供 最 基 本 的 能 源 保 证 ， 主 要 是 电 机 的 转 动 消 耗 。 电 源 有 两 种 规 格 ， 一 是 4 . 8 V ， 一 是 6 . 0 V ， 分 别 对 应 不 同 的 转 矩 标 准 ， 即 输 出 力 矩 不 同 ， 6 . 0 V 对 应 的 要 大 一 些 ， 具 体 看 应 用 条 件 ； 另 外 一 根 线 是 控 制 信 号 线 ， F u t a b a 的 一 般 为 白 色 ， J R 的 一 般 为 桔 黄 色 。 另 外 要 注 意 一 点 ， S A N W A 的 某 些 型 号 的 舵 机 引 线 电 源 线 在 边 上 而 不 是 中 间 ， 需 要 辨 认 。 但 记 住 红 色 为 电 源 ， 灰 色 为 地 线 ， 剩 下 的 一 根 为 信 号 线 ， 一 般 不 会 搞 错 。 本 实 验 中 ， 舵 机 红 色 接 T P Y B o a r d   v 1 0 2 + 的 V I N 引 脚 ， 灰 色 接 T P Y B o a r d   v 1 0 2 + 的 G N D 引 脚 ， 剩 下 的 橙 色 是 信 号 线 ， 接 T P Y B o a r d   V 1 0 2 + 的 X 3 针 脚 。 T P Y B o a r d   v 1 0 2   的 X 1 、 X 2 、 X 3 、 X 4 为 信 号 引 脚 。 3 、 舵 机 工 作 原 理 、 舵 机 工 作 原 理 控 制 电 路 板 接 受 来 自 信 号 线 的 控 制 信 号 ， 控 制 电 机 转 动 ， 电 机 带 动 一 系 列 齿 轮 组 ， 减 速 后 传 动 至 输 出 舵 盘 。 舵 机 的 输 出 轴 和 位 置 反 馈 电 位 计 是 相 连 的 ， 舵 盘 转 动 的 同 时 ， 带 动 位 置 反 馈 电 位 计 ， 电 位 计 将 输 出 一 个 电 压 信 号 到 控 制 电 路 板 ， 进 行 反 馈 ， 然 后 控 制 电 路 板 根 据 所 在 位 置 决 定 电 机 转 动 的 方 向 和 速 度 ， 从 而 达 到 目 标 停 止 。 其 工 作 流 程 为 ： 控 制 信 号 → 控 制 电 路 板 → 电 机 转 动 → 齿 轮 组 减 速 → 舵 盘 转 动 → 位 置 反 馈 电 位 计 → 控 制 电 路 板 反 馈 。 五 、 五 、 伺 服 电 机 的 构 造 函 数 与 方 法 伺 服 电 机 的 构 造 函 数 与 方 法 1 、 构 造 函 数 、 构 造 函 数 在 这 n 为 1 - 4 ， 对 应 T P Y B o a r d   v 1 0 2   的 X 1 - X 4 四 个 针 脚 。 2 、 方 法 、 方 法 如 果 没 有 给 出 参 数 ， 则 该 函 数 返 回 当 前 角 度 。 p y b . S e r v o ( n ) S e r v o . a n g l e （ [ a n g l e ， t i m e   =   0           ] ）
如 果 给 出 参 数 ， 则 该 函 数 设 置 伺 服 角 度 ： Ø   a n g l e   是 以 度 数 移 动 的 角 度 。 Ø   t i m e 是 达 到 指 定 角 度 所 需 的 毫 秒 数 。 如 果 省 略 ， 则 伺 服 器 尽 可 能 快 地 移 动 到 其 新 位 置 。 如 果 没 有 给 出 参 数 ， 则 该 函 数 返 回 当 前 速 度 。 如 果 给 出 参 数 ， 则 该 功 能 设 置 伺 服 的 速 度 ： Ø   s p e e d   是 在 - 1 0 0 到 1 0 0 之 间 变 化 的 速 度 。 Ø   t i m e 是 达 到 指 定 速 度 所 需 的 毫 秒 数 。 如 果 省 略 ， 则 伺 服 器 尽 可 能 快 地 加 速 。 如 果 没 有 给 出 参 数 ， 该 函 数 返 回 当 前 的 原 始 脉 冲 宽 度 值 。 如 果 给 出 参 数 ， 则 该 函 数 设 置 原 始 脉 冲 宽 度 值 。 如 果 没 有 给 出 参 数 ， 则 该 函 数 返 回 当 前 的 校 准 数 据 ， 作 为 5 元 组 。 如 果 给 出 参 数 ， 该 功 能 设 置 时 序 校 准 ： Ø   p u l s e _ m i n   是 允 许 的 最 小 脉 冲 宽 度 。 Ø   p u l s e _ m a x   是 允 许 的 最 大 脉 冲 宽 度 。 Ø   p u l s e _ c e n t r e   是 对 应 于 中 心 / 零 位 置 的 脉 冲 宽 度 。 Ø   p u l s e _ a n g l e _ 9 0   是 对 应 于 9 0 度 的 脉 冲 宽 度 。 Ø   p u l s e _ s p e e d _ 1 0 0   是 对 应 于 速 度 1 0 0 的 脉 冲 宽 度 。 六 、 硬 件 接 线 方 法 六 、 硬 件 接 线 方 法 下 面 我 们 将 T P Y B o a r d   v 1 0 2 、 超 声 波 模 块 、 舵 机 、 L 2 9 8 N 驱 动 板 模 块 接 起 来 ， 大 家 根 据 下 面 的 列 表 就 可 以 接 起 来 S e r v o . s p e e d ( [ s p e e d ,   t i m e = 0 ] ) S e r v o . p u l s e _ w i d t h （ [ v a l u e   ] ） S e r v o . c a l i b r a t i o n （ [ p u l s e _ m i n ， p u l s e _ m a x ， p u l s e _ c e n t r e   [ ， p u l s e _ a n g l e _ 9 0 ， p u l s e _ s p e e d _ 1 0 0   ] ] ）
七 、 程 序 编 程 七 、 程 序 编 程 下 面 是 m a i n . p y 的 主 程 序 代 码 ， 不 需 要 任 何 类 库 ， 只 要 接 好 线 ， 把 m a i n . p y 复 制 进 去 ， 小 车 就 可 以 直 接 跑 起 来 了 。


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