描述

介紹

該項(xiàng)目旨在構(gòu)建一個(gè)手勢(shì)控制機(jī)器人，可用于醫(yī)院、商店、酒店、家庭等，在這些地方需要非接觸式交付，以便在 Covid-19 情況下嚴(yán)格遵守社交距離。

項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目基本上包含兩個(gè)電路，一個(gè)發(fā)射器電路和一個(gè)接收器電路。手勢(shì)通過(guò) MPU6050 加速度計(jì)傳感器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，Arduino Nano 處理傳入的信號(hào)并將其發(fā)送到射頻發(fā)射器。在接收端，這些信號(hào)被射頻接收器接收并發(fā)送到Arduino Uno進(jìn)行解碼。Arduino Uno 在接收到信號(hào)后，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

第一步：傳輸電路

發(fā)射電路由一個(gè) MPU6050 加速度傳感器、一個(gè) Arduino Nano、一個(gè) 433 MHz 射頻發(fā)射器和一個(gè) 9V 電池組成。電池用于為 Arduino 供電，而傳感器和發(fā)射器可以由 Arduino 供電。這是因?yàn)?，Arduino 可以接受 5V 至 12V 的電壓，而傳感器必須由 5V 電源供電。Arduino 的代碼已在本項(xiàng)目的后面部分提供。組件放置在面包板上，并根據(jù)下圖給出了連接。

發(fā)射器電路

?

完成必要的連接后，它看起來(lái)應(yīng)該是這樣的。在這里，我使用了移動(dòng)電源而不是 9V 電池。

?

第二步：接收電路

接收電路由一個(gè) Arduino Uno、一個(gè) 433MHz 射頻接收器、一個(gè) L298N H 橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、兩個(gè)直流電機(jī)和四個(gè) 18650 鋰離子電池組成。電池為電機(jī)驅(qū)動(dòng)器供電，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器為 Arduino 供電，射頻接收器由 Arduino 供電。Arduino 的代碼已在項(xiàng)目的后期部分提供。組件放置在機(jī)器人底盤(pán)上，并根據(jù)下圖給出連接。

接收電路

?

電機(jī)及其輪子和腳輪應(yīng)安裝在底盤(pán)底部。組件應(yīng)用膠帶固定在頂部。如果它是像我這樣的金屬底盤(pán)，則用一層絕緣材料（如紙）將頂部絕緣。完成必要的連接后，機(jī)器人應(yīng)類(lèi)似于下圖。在這里，我為電機(jī)和 Arduino 使用了單獨(dú)的電源。

機(jī)器人上的接收器電路

?

第三步：邏輯

MPU6050 傳感器具有加速度計(jì)和陀螺儀。對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目，加速度計(jì)值是從傳感器獲得的。

• 如果沿 x 軸的加速度值在 20 到 60 之間，則機(jī)器人應(yīng)該向前移動(dòng)。
• 如果沿 x 軸的加速度值介于 -20 和 -60 之間，則機(jī)器人應(yīng)該向后移動(dòng)。
• 如果沿 y 軸的加速度值在 20 到 60 之間，則機(jī)器人應(yīng)向左轉(zhuǎn)。
• 如果沿 y 軸的加速度值介于 -20 和 -60 之間，則機(jī)器人應(yīng)向右轉(zhuǎn)。
• 如果以上條件均不滿(mǎn)足，則機(jī)器人應(yīng)停止。

第 4 步：對(duì)發(fā)射器進(jìn)行編程

首先，包括必要的庫(kù)。分別為 GY6050 和 RH_ASK 類(lèi)創(chuàng)建實(shí)例，即 acc 和 driver。0x68 代表傳感器的 I2C 地址。

#include <RH_ASK.h>
#include <Wire.h>
#include <GY6050.h>

GY6050 acc(0x68);
RH_ASK driver;
char* msg="100";

在 setup 函數(shù)中，首先初始化加速度傳感器。然后開(kāi)始串行通信，以 9600 的波特率顯示串行監(jiān)視器中的值。然后，檢查 RH_ASK 驅(qū)動(dòng)程序是否已正確初始化。

void setup()
{
    acc.initialisation();
    Serial.begin(9600);
    if (!driver.init())
    Serial.println("init failed");
}

在循環(huán)函數(shù)中，聲明一個(gè)名為 msg 的變量，用于將消息發(fā)送給接收者。將必要的參數(shù)傳遞給刷新函數(shù)以獲取兩個(gè)軸的加速度計(jì)值，并將它們存儲(chǔ)在兩個(gè)變量中。

void loop()
{
    const char *msg = "hello";
    int AcX=acc.refresh('A', 'X');
    int AcY=acc.refresh('A', 'Y');
    delay(25);

• 如果 AcX 的值介于 20 和 60 之間，則在串行監(jiān)視器中打印 Front 并將值 Front 存儲(chǔ)在 msg 中。
• 如果 AcX 的值介于 -20 和 -60 之間，則在串行監(jiān)視器中打印 Back 并將值 Back 存儲(chǔ)在 msg 中。
• 如果 AcY 的值介于 20 和 60 之間，則在串行監(jiān)視器中打印 Left 并將值 Left 存儲(chǔ)在 msg 中。
• 如果 AcY 的值介于 -20 和 -60 之間，則在串行監(jiān)視器中打印 Right 并將值 Right 存儲(chǔ)在 msg 中。
• 如果上述條件都不滿(mǎn)足，則將值 Stop 存儲(chǔ)在 msg 中并在串行監(jiān)視器中打印 Stop。

if(AcX>=20 && AcX<=60)
    {
        Serial.println("Front");
        msg="Front";
    }
    else if(AcX<=-20 && AcX>=-60)
    {
        Serial.println("Back");
        msg="Back";
    }
    else if(AcY>=20&&AcY<60)
    {
        Serial.println("Left");
        msg="Left";
    }
    else if(AcY>=-60&&AcY<-20)
    {
        Serial.println("Right");
        msg="Right";
    }
    else
    {
        Serial.println("Stop");
        msg="Stop";
    }
    delay(100);

然后通過(guò) send 函數(shù)發(fā)送消息并等待任何先前的消息傳輸完成。

driver.send((uint8_t *)msg, strlen(msg));
driver.waitPacketSent();
delay(200);
}

第 5 步：對(duì)接收器進(jìn)行編程

首先，包含必要的庫(kù)并分別為 RH_ASK 和 String 類(lèi)創(chuàng)建實(shí)例。

#include 
RH_ASK driver;
String str;

在 setup 函數(shù)中，以 9600 的波特率啟動(dòng)串行通信，并檢查 RH_ASK 驅(qū)動(dòng)程序是否已正確初始化。

void setup()
{
    Serial.begin(9600);
    if (!driver.init())
    Serial.println("init failed");
}

在循環(huán)函數(shù)內(nèi)部，創(chuàng)建一個(gè)緩沖區(qū)來(lái)存儲(chǔ)從發(fā)送器接收到的值。然后將緩沖區(qū)中的值復(fù)制到字符串并在串行監(jiān)視器中打印。

void loop()
{
    uint8_t buf[RH_ASK_MAX_MESSAGE_LEN];//max size of the buffer
    uint8_t buflen = sizeof(buf);
    if (driver.recv(buf, &buflen)) //Receive the value and store it in a buffer
    {
        str=(char*)buf;   //Copy the message from the buffer to a string
        Serial.println(str); 
    }
    delay(200);

數(shù)字引腳 5 和 6 用于控制左電機(jī)，引腳 7 和 8 用于控制右電機(jī)。

如果接收到的字符串是 Front，機(jī)器人應(yīng)該向前跑。這是通過(guò)將電機(jī)的第一個(gè)引腳設(shè)置為高電平并將下一個(gè)引腳設(shè)置為低電平來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

如果接收到的字符串是 Back，機(jī)器人應(yīng)該向后跑。這是通過(guò)將電機(jī)的第一個(gè)引腳設(shè)置為低電平并將下一個(gè)引腳設(shè)置為高電平來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

如果接收到的字符串是右，機(jī)器人應(yīng)該右轉(zhuǎn)。所以左電機(jī)應(yīng)該向前轉(zhuǎn)動(dòng)，右電機(jī)應(yīng)該向后轉(zhuǎn)動(dòng)。

如果接收到的字符串是 Left，機(jī)器人應(yīng)該向左轉(zhuǎn)。所以左電機(jī)應(yīng)該向后轉(zhuǎn)動(dòng)，右電機(jī)應(yīng)該向前轉(zhuǎn)動(dòng)。

要停止機(jī)器人，請(qǐng)將所有電機(jī)引腳設(shè)置為低電平。

if(str=="Front")
    {
        digitalWrite(5,HIGH); //5,6 Left motor
        digitalWrite(6,LOW);
        digitalWrite(7,HIGH); //7,8 Right motor
        digitalWrite(8,LOW);
    }
    else if(str=="Back")
    {
        digitalWrite(5,LOW);
        digitalWrite(6,HIGH);
        digitalWrite(7,LOW);
        digitalWrite(8,HIGH);
    }   
    else if(str=="Left")
    {
        digitalWrite(5,LOW);
        digitalWrite(6,HIGH);
        digitalWrite(7,HIGH);
        digitalWrite(8,LOW);
    }
    else if(str=="Right")
    {
        digitalWrite(5,HIGH);
        digitalWrite(6,LOW);
        digitalWrite(7,LOW);
        digitalWrite(8,HIGH);
    }
    else
    {
        digitalWrite(5,LOW);
        digitalWrite(6,LOW);
        digitalWrite(7,LOW);
        digitalWrite(8,LOW);
    }
}

第 6 步：故障排除

有時(shí)電機(jī)不會(huì)按所需方向運(yùn)行。首先找出哪個(gè)電機(jī)以這種方式運(yùn)行。然后該電機(jī)的電線(xiàn)必須互換并重新連接。這有望解決這個(gè)問(wèn)題。

如果接收到的緩沖區(qū)包含一些不需要的值以及消息，則使用子字符串函數(shù)從中提取消息。

機(jī)器人的工作

在構(gòu)建機(jī)器人并將代碼上傳到兩個(gè) Arduino 之后，機(jī)器人就可以正常工作了。此處附有機(jī)器人的工作視頻。

由于封鎖，我被迫使用可用的組件來(lái)完成這個(gè)項(xiàng)目。另外，由于同樣的原因，我用我的手機(jī)相機(jī)拍攝了這個(gè)視頻，因?yàn)橘|(zhì)量很差。帶來(lái)不便敬請(qǐng)諒解。如果您在構(gòu)建此項(xiàng)目時(shí)遇到任何問(wèn)題，請(qǐng)?jiān)谠u(píng)論中發(fā)布。