Simple Pi Robot：用树莓派打造 2WD 自主巡航车

Simple Pi Robot 是一份实操指南，将树莓派变为全功能自主移动平台。无论你是爱好者还是教育者，本教程带你走过每一步——从选型到编写控制代码和实时视频流。

零件清单

• 树莓派（任意型号，推荐 Pi B+ 或 Pi Zero）
• 40 针 GPIO 排线（Pi B+ 或 Pi 2 用）
• 标准面包板
• 双轮底盘（如 Ellipzo 2WD 套件）
• 超声波测距传感器 (HC-SR04)
• 树莓派移动电源
• 可充电 AA 电池（2100 mAh 或更高）
• 公母杜邦线、电阻
• Wi-Fi 适配器（EDUP 或 EDIMAX）
• 4GB+ microSD 卡装系统
• L298 双电机驱动板
• 舵机电机（如 Futaba S3003）
• 杂项：扎带、泡沫胶带用于固定

步骤 1 – 选择电机驱动

L298 是经验证、高性价比的选择，为电机和舵机提供稳压 5V，且支持独立使能引脚实现调速。其他选项包括 RTK 电机控制扩展板、Pololu DRV8835、Adafruit DC/Stepper Motor HAT，但 L298 简洁性适合新手。

步骤 2 – L298 接线

按以下方式连接板卡到底盘：

• 直流电机 A：OUT‑A+ → OUT‑A‑
• 直流电机 B：OUT‑B+ → OUT‑B‑
• 舵机：+5V（稳压） → Servo +，GND → Servo –
• 使能引脚：保留跳线全速；拔除用 PWM 调速。
• 四根跳线从控制输入接到 Pi GPIO 引脚（见引脚图）。
• 一根跳线从舵机控制线接另一 GPIO 引脚。

步骤 3 – 设置舵机

舵机需恒定 5V 供电和 PWM 控制信号。本构建用 Futaba S3003 (4.8-6V)。用 RPIO.PWM 库通过 DMA 可靠控制舵机：

sudo apt-get install python-setuptools
sudo easy_install -U RPIO

步骤 4 – 组装底盘

使用 Ellipzo 2WD 底盘套件，含电机、云台舵机支架和所有五金。按套件说明安装 Pi、L298 和电源组件。

步骤 5 – 添加 HC-SR04 测距传感器

VCC 接 +5V，GND 接地。TRIG 和 ECHO 接 GPIO（如 18 和 17）。回波线串 1kΩ 电阻保护 Pi。Python 片段测距：

TRIG = 18
ECHO = 17
# (初始化 GPIO 并执行测量)

步骤 6 – 摄像头与实时流

安装官方 Pi Camera 模组。安装 VLC 用于流媒体：

sudo apt-get install vlc

raspivid -o - -t 0 -n | cvlc -vvv stream:///dev/stdin --sout '#rtp{sdp=rtsp://:8554/}' :demux=h264

步骤 7 – 引脚图 & Python 控制代码

下方完整 Python 脚本控制机器人运动、测距和舵机。用 RPi.GPIO 处理电机逻辑，RPIO.PWM 处理舵机 PWM。

from RPIO import PWM
import RPi.GPIO as GPIO
import time
from subprocess import call
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
# 设置 GPIO 引脚
GPIO.setup(19, GPIO.OUT)
GPIO.setup(26, GPIO.OUT)
GPIO.setup(16, GPIO.OUT)
GPIO.setup(20, GPIO.OUT)
GPIO.setup(21, GPIO.IN)
GPIO.setup(8, GPIO.OUT)
GPIO.setup(27, GPIO.OUT)
GPIO.setup(9, GPIO.OUT)
TRIG = 18
ECHO = 17
# 运动函数
def fwd():
    GPIO.output(19, True)
    GPIO.output(26, False)
    GPIO.output(16, True)
    GPIO.output(20, False)
# (其他运动和传感器函数为简洁省略)
while True:
    inp = raw_input()
    if inp == "1":
        fwd()
        print("robot moving forward")
    # ... (处理其他指令)
GPIO.cleanup()

步骤 8 – 组装照片

参考随附图片获取接线、安装和最终组装的视觉指导。

完整源码和额外资源见原始 Simple Pi Robot 页面。