Arduino 驱动的迷你漫游车：自制避障机器人

零部件与材料

• Arduino Nano R3 × 1
• 面包板（通用） × 1
• 杜邦线（通用） × 1
• 超声波测距模块 HC-SR04 × 1
• Adafruit 微型连续旋转舵机 FS90R 专用轮 × 2
• Adafruit 微型连续旋转舵机 FS90R × 2
• LED（任意颜色） × 2
• 4×AA 电池盒 × 1
• SparkFun 3/8" 金属万向轮 × 1
• 塑料盒（如廉价保鲜盒或 500g 黄油盒） × 1
• 贴纸装饰 × 1

所需工具

• 热熔胶枪
• 美工刀

软件与平台

• Arduino IDE

项目背景

我 9 岁的侄子和 7 岁的侄女看了我之前制作的避障机器人视频后兴奋不已。遗憾的是那个教程因硬盘损毁永远丢失了（从此领会备份和 GitHub 的重要性）。

我决定设计一个简化版，既具教育意义又好玩。底盘用的是蟹肉棒包装盒，尺寸刚好完美（感谢父亲大量消费蟹肉棒）。黄油盒也合适。

安全声明： 孩子们几乎完成了所有制作。我绝不建议无监护人指导让儿童操作刀具、电烙铁等。请根据孩子能力判断任务分配。我们甚至让孩子戴护目镜，用无绳电动螺丝刀钻孔以减少风险。急救包全程未用上，但成年人必须把控安全。

电路设计

电路连接了两个舵机，稍显复杂。为方便孩子接线，我将面包板原理图 1:1 打印在 A4 纸上，配对颜色和长度正确的杜邦线。

接线完成后上传程序。代码含注释便于调试。若接线正确，舵机转动、LED 闪烁；手伸至超声波模块前，一舵机停转、另一舵机反转片刻即避障动作。

机械组装

1. 前部标记超声波模块位置，剪开“眼睛”孔。
2. 侧面测量轮子位置，在盒底边缘剪孔安装舵机，孔径要让舵机本体进去但安装耳卡住。
3. 小钻头钻两孔装 LED。
4. 盒底后部拧入或热熔胶固定万向轮。

将所有电子元件放入盒内，热熔胶固定。胶干后安装车轮。最后装饰盒子（欢迎发照片！）。

装入电池，小车将在房间随机游走，直到电池耗尽、噪音让你厌烦、或被狗叼走！:D

代码

#include <Servo.h>
/* 如果你的超声波模块只有 3 引脚，取消注释第 6 行，注释掉第 7 行 */
//int distanceR = A0; // Trigger 引脚
int distance = 6; // Trigger 引脚
int pingDelay = 10; // 超声波脉冲宽度
int distanceR = A0; // Echo 引脚
int led1 = 8, led2 = 9; // LED
Servo leftPower;
Servo rightPower;
unsigned long flashTime;
unsigned long nextSensorTime;
float obstacleDist = 0.0f;

void setup() {
  //Serial.begin(115200);
  leftPower.attach(3);
  rightPower.attach(5);
  leftPower.write(90);
  rightPower.write(90);
  pinMode(led1, OUTPUT);
  pinMode(led2, OUTPUT);
  delay(1000);
}

void loop() {
  LEDs();
  // 限制测距频率为 5Hz，省电
  if(millis() - nextSensorTime > 200){
    nextSensorTime = millis();
    // 读两次取大值，防止偶发误读
    float reading1 = TakeReading();
    delay(100);
    float reading2 = TakeReading();
    Serial.println(reading1);
    Serial.println(reading2);
    obstacleDist = reading1 >= reading2 ? reading1 : reading2;
    // 距离小于 10cm 转向，否则前进
    if(obstacleDist < 10.0f){
      //Serial.println("turn");
      turn();
    }else{
      //Serial.println("forward");
      forward();
    }
  }
}

void LEDs(){
  if(millis() - flashTime > 1000) flashTime = millis();
  if(millis() - flashTime < 500){
    digitalWrite(led1, LOW);
    digitalWrite(led2, HIGH);
  }else if(millis() - flashTime > 500){
    digitalWrite(led1, HIGH);
    digitalWrite(led2, LOW);
  }
}

void forward(){
  /* 如果车倒退，交换 135 和 45 */
  leftPower.write(135);
  rightPower.write(45);
}

void turn(){
  /* 若想反向转向，取消注释 92-93，注释 95-96 */
  //leftPower.write(90);
  //rightPower.write(135);
  leftPower.write(45);
  rightPower.write(90);
  delay(350);
}

float TakeReading(){
  unsigned long echo = 0;
  float result = 0.0f;
  pinMode(distance, OUTPUT);
  digitalWrite(distance, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(distance, HIGH);
  delayMicroseconds(pingDelay);
  digitalWrite(distance, LOW);
  pinMode(distanceR, INPUT);
  digitalWrite(distanceR, HIGH);
  echo = pulseIn(distanceR, HIGH, 38000);
  result = echo / 58.138;
  return result;
}

原理图文件

Fritzing 源文件：littlerover_87IypZOgwm.fzz