遙控格斗機(jī)器人

彭楷文

機(jī)器人不僅能夠服務(wù)于人們的生活，同時(shí)也激發(fā)了我們中學(xué)生對(duì)于科技創(chuàng)新極大的興趣，近期愛(ài)奇藝播出的《機(jī)器人爭(zhēng)霸》和優(yōu)酷的《這就是鐵甲》展示的格斗機(jī)器人，引起了科技愛(ài)好者的廣泛關(guān)注，也給我們的生活帶來(lái)很多樂(lè)趣。本文主要介紹了我參與制作的一款輕量級(jí)遙控格斗機(jī)器人。

一款格斗機(jī)器入主要有電源模塊、主控制器模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、直流減速電機(jī)、格斗武器、遙控手柄等模塊組成。電源模塊采用12V、2200mAh的鋰電池，為整個(gè)格斗機(jī)器人系統(tǒng)供電;主控制器模塊就像人的大腦一樣，采用ArduinoMegaPi控制板，為整個(gè)系統(tǒng)提供決策信息;電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊采用L298N模塊，用來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，也就是控制板的引腳生成PWM波，從而控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向;電機(jī)用的是12V、200r/min的直流減速電機(jī)，我們用的是四驅(qū)來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人，采用的是差速轉(zhuǎn)向;格斗武器主要是位于機(jī)器人上方的風(fēng)扇，其功率為85W，依靠風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)攻擊敵方，因?yàn)橹谱鞯奈淦黠L(fēng)扇比較重，嘗試采用的驅(qū)動(dòng)器無(wú)法驅(qū)動(dòng)，所以我們用電源直接供電，中間加了一個(gè)繼電器控制開(kāi)關(guān)。因?yàn)槔^電器12V才能閉合，而控制板的引腳最高只能輸出5V電壓。為了控制武器轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)關(guān)，所以我們想了個(gè)辦法，用控制板連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，用它來(lái)控制繼電器開(kāi)關(guān);遙控手柄通過(guò)2.4G無(wú)線(xiàn)通信與控制板通信來(lái)遙控小車(chē)運(yùn)行與進(jìn)行攻擊。

組成材料有哪些

主控制板采用的是Arduino MegaPi控制板，MegaPi是一款基于ATmega2560芯片的主控板，采用的是Arduino IDE編程，編程語(yǔ)言是C程序。控制程序主要是生成PWM波控制L298N驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)，遙控操作的程序都是Ardunio IDE封裝好的，直接調(diào)用即可。PWM波的生成利用的是ATmega2560芯片的定時(shí)器，通過(guò)改變占空比來(lái)進(jìn)行電機(jī)的調(diào)速和正反轉(zhuǎn)的控制。遙控手柄與控制板的通信利用的2.4G無(wú)線(xiàn)通信，通信波特率設(shè)置為115 200bps。電機(jī)的控制程序利用是差速轉(zhuǎn)向原理，比如說(shuō)左轉(zhuǎn)時(shí)，左側(cè)輪子后退，右側(cè)輪子前進(jìn)，從而使得機(jī)器人左轉(zhuǎn)。對(duì)于繼電器的開(kāi)關(guān)，還是通過(guò)L298N驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)，所以在程序中，為了生成讓繼電器閉合的12V的電壓，控制板生成的PWM波的占空比為100%，從而達(dá)到控制繼電器開(kāi)關(guān)的目的。

對(duì)于機(jī)器人的控制，主要是對(duì)于一些電機(jī)的控制，電機(jī)就像是我們?nèi)说氖帜_一樣，屬于控制系統(tǒng)的執(zhí)行器。在這里，我們用的是直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器是L298N，L298N是ST公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，主要特點(diǎn)是：工作電壓高，最高工作電壓可達(dá)46V;輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá)3A，持續(xù)工作電流為2A;額定功率25W。內(nèi)含兩個(gè)H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器，可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、繼電器線(xiàn)圈等感性負(fù)載;采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號(hào)控制;具有兩個(gè)使能控制端，在不受輸入信號(hào)影響的情況下允許或禁止器件工作有一個(gè)邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作。

L298N模塊有兩個(gè)輸出A、B端，可以分別驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直流電機(jī)，邏輯輸入連接主控制板控制轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，用一個(gè)短路帽置于板載5V使能后，就不用外接5V供電了，利用短路帽使得通道A、B使能后，輸出A、B端才能正常輸出。整個(gè)格斗機(jī)器人系統(tǒng)，我們用了三個(gè)L298N驅(qū)動(dòng)模塊，其中兩個(gè)用來(lái)驅(qū)動(dòng)四個(gè)直流電機(jī)，另一塊用來(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器，控制其閉合與斷開(kāi)。

如何選用武器

格斗機(jī)器人最主要的當(dāng)然是進(jìn)攻武器啦，現(xiàn)在主流的輕量級(jí)的格斗機(jī)器人進(jìn)攻方式包括鏟翻對(duì)方、錘擊對(duì)方等等，我們選擇的是依靠風(fēng)扇的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生很大的旋轉(zhuǎn)力量來(lái)攻擊對(duì)方，因?yàn)槲淦鞯馁|(zhì)量約lkg，普通的直流減速電機(jī)帶不動(dòng)，所以我選擇了汽車(chē)用的冷氣風(fēng)扇，其功率為85W，可以負(fù)載1kg的武器進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速高達(dá)1 000 r/min，對(duì)于敵方有很強(qiáng)的進(jìn)攻性。

通過(guò)本次對(duì)于機(jī)器人的制作，讓我收獲了很多，對(duì)于機(jī)器人有了更加深刻的理解。在這個(gè)充滿(mǎn)機(jī)器的時(shí)代，相信在未來(lái)，機(jī)器人會(huì)使我們的生活更加智慧，給人類(lèi)社會(huì)帶來(lái)更大的便利和新的科技革命。（責(zé)任編輯：曹偉 責(zé)任校對(duì)：司明婧）