如何制作由Arduino驱动的扫地机器人
引言
欢迎再次来到我的有趣教程！在这个项目中，我制作了一个由Arduino驱动的扫地机器人，它的噪音比市面上的扫地机器人要小得多。这是一个简单但完全工作的干式扫地机器人，可以捡起地板上的杂物，如纸屑、头发、泡沫碎片、派对剩下的薯片碎片等！
我使用了任何人都能轻松获得的组件来制作这个机器人。如果你计划构建这个项目，我在这篇教程中提供了所有信息的详细步骤，以便任何人都可以构建并享受乐趣。
实物图：
工作原理
这个机器人的工作原理很简单。当电路打开时，机器人向前移动，HC-SR04传感器扫描任何障碍物。如果检测到任何障碍物，机器人会停止移动，轮子开始反向运转，然后恢复向前移动到其他方向。再次移动，直到检测到路径上的其他障碍物。与此同时，大部分地板区域将被覆盖。在整个过程中，风扇会一直开启，意味着它将不断吸收留在地板上的所有颗粒。
要清理收集到的杂物，你只需要抬起机器人，将其放在垃圾桶下并关闭风扇，所有杂物将自动掉落。
所需材料
以下是制作这个项目所需的材料清单：
- Arduino Uno
- 超声波传感器（HC-SR04）
- L298N电机驱动模块
- DC风扇、开关和电源
- 坚固的纸板
- 两个BO电机，带轮子
- 两个18650电池
- 带独立开关的电池座
- 跳线线
- 纸胶
- 塑料网眼
- 备用轮子
- 钢片或牙签
- 超级胶水和热熔胶
- 烙铁和电线
- Arduino IDE和编程线
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步骤1：框架
这是我们项目的重要部分，因为它支撑着所有的电子设备和机械装置。你可能会想为什么我使用纸板而不是其他材料，如木头？答案很简单，纸板并不像你想象的那么脆弱。我使用的纸板是从包装容器中回收的，为了确保强度，我使用了两层纸板，用纸胶粘合在一起。即使一层就能提供很好的强度，但我不想冒险！
我制作了两个纸板圆盘，后来用纸剪刀剪切，然后将这些单独的部件用纸胶粘合并完全干燥。一旦这部分完成，我就标记了风扇将放置的区域，并为轮子腾出了空间。你可以按照我使用的尺寸进行操作，否则你将不得不花费额外的时间来一次性正确完成所有事情。
步骤2：电路图和代码
为了让每个人都能理解电路，我将为每个组件提供逐步解释。有四个主要部分：超声波传感器、Arduino、电机驱动器和风扇部分。
超声波传感器或HC-SR04
- VCC连接到Arduino的5V
- GND连接到Arduino的GND
- Trig连接到Arduino的引脚8
- Echo连接到Arduino的引针9
Arduino Uno连接到电机驱动器和电池
- Vin引脚连接到驱动器的5V引脚
- Gnd连接到驱动器的Gnd
- 12V引脚连接到驱动器的正引脚
L298N电机驱动器连接到Uno
- IN1（in21）连接到Arduino的D4
- IN2（in22）连接到D5
- IN3（in23）连接到D6
- IN4（in24）连接到D7
- ENA（enA）连接到D10，ENB连接到引脚D11
- GND连接到Arduino的GND
- VCC连接到电池正极
- 电机1输出连接到电机1
- 电机2输出连接到电机2
风扇
- 我们使用的DC风扇需要12V才能以最大功率运行。由于我直接使用风扇而没有任何速度控制器，我将使用7.4V的电池源。要进行连接，你只需将电池连接到DC风扇，并添加一个简单的开关来控制开和关。
这完成了电路部分，现在将USB连接到Arduino并打开IDE，复制并粘贴以下代码，然后点击上传。代码上传完成后，从板上断开USB并进行下一步。
步骤3：吸尘风扇和前轮
在我们准备好框架后，我将从风扇部分开始。这个DC风扇使用无刷电机，非常快，所以它的路径上不应该有任何障碍物。为确保这一点，我在框架上打了一个略大于风扇大小的孔，用胶水将风扇主体固定在框架上，并密封风扇主体上的任何多余孔洞。
对于移动，我们有两台BO电机控制前后左右移动。这台机器人不可能只靠两个轮子保持稳定，所以我们需要一个额外的轮子。为了不使这个机器人变得越来越复杂，我决定使用一个简单的轮子，安装在前部。我有一个轮子，在中间加了一根牙签，以平滑移动。这根棍子的两端用超级胶水固定，然后用热熔胶固定。
步骤4：添加电路
当你处理电路时，需要记住的一件事是，要将电路牢固地固定在基座上。这是因为当我们处理更多的电路连接时，错过一个或多个连接的可能性更大，寻找那个缺失的连接将花费你一些时间。
在我的项目中，我将框架的大小做得恰到好处，以便一切都能适应。我将首先用双面胶粘合Arduino Uno。现在将BO电机添加到基座上，并用热熔胶粘合，确保胶水不要太热，这可能会使电机框架变形。将轮子添加到电机轴上，并对另一侧重复相同的操作。
在底部，我将为风扇添加电源。你可以看到我已经将两个电池串联起来，并通过开关连接到风扇，用拉链带固定。
步骤5：吸尘筒
这是从地面收集杂物的重要部分。你可能会想，为什么这个看起来这么简单，它如何收集杂物？正如我之前所说，DC风扇足够强大，可以从地板上吸入所有轻质材料，一旦它捡起物体，物体就会悬浮在空中。现在我们需要一些东西将物体留在某个地方。这将由一个带有多个孔的塑料网眼来处理，这些孔可以过滤杂物并允许正常空气流动，因此不会干扰DC风扇的功能。
我用纸板制作了一个圆柱体，并用网眼密封了一端，另一端用热熔胶粘合到框架上。
步骤6：完成和测试
在完成所有步骤后，确保所有部件都固定在框架上，没有松动的电线。这是因为机器人在工作时会经历大量的运动。将电池插入机箱，首先打开吸尘风扇开关，然后打开主电路开关。在工作室测试时，我将手放在传感器前，汽车向后移动，所以在它的路径上我放了一些纸屑。如果你像我一样制作了一切，纸屑将被风扇吞噬。
这个项目终于像它应该的那样工作了，你可以尝试掉落一些轻质物体，如泡沫碎片或头发，看看这个机器人的魔力。由于在电路和风扇中使用了大容量电池，它提供了很好的备份，所以你可以信任这个机器人来清理地板上的大部分杂物。
请注意，这个机器人只能捡起轻质物体，不能捡起液体或更大的物体！
希望你喜欢这个项目，并在构建过程中找到乐趣！如果你有任何问题或需要帮助，欢迎在评论区交流。
作者：Svan.
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