自制乐高 Wall-E 机器人:Arduino Nano 逐步指南
组件与物料
| 乐高 Wall-E 套装(二手) | ×1 |
| Arduino Nano R3 | ×1 |
| 直流电机 | ×2 |
| L298N 双电机驱动板 | ×1 |
| 双色 LED(3 脚) | ×1 |
| 红外避障传感器 | ×1 |
| 蜂鸣器(可变频) | ×1 |
| 9V 电池 | ×1 |
| 330Ω 电阻 | ×3 |
| 跳线 | ×20 |
必需工具
- 电烙铁
应用与在线服务
- Arduino IDE
项目简介
人人皆知电影《机器人总动员》中的黄色小英雄 Wall-E。本项目用乐高版 Wall-E 实现避障行走,是我的首个电子项目,极佳的入门学习体验。
步骤 1:编写代码
作为软件开发者,我先构思行为再写代码。Wall-E 正常前进,红外检测到障碍物(低电平)则停止、播放 “Uh-oh” 声音、左右张望,决定路径:
- 双侧有障碍 → 后退蜂鸣 5 秒 → 随机转向继续
- 左侧有障碍 → 右转
- 右侧有障碍 → 左转
- 双侧无障碍 → 随机转向
复位后延迟 2 秒防止电机断电电压尖峰损坏元件。启动播放欢迎旋律。红外传感器背部螺丝可调检测距离,故代码无距离计算(原想用超声波但装不进眼睛)。
完整代码见 Wall_e_control.ino,包含电机控制、转向、蜂鸣器旋律、随机转向逻辑。
步骤 2:硬件接线与组装
- 红外传感器嵌入眼睛:拆解传感器,超级胶粘乐高销钉(保留眼部上下活动),蓝胶围绕乐高件固定。
- 电机安装:Wall-E 轮子结构需大扭矩。焊接电机引线,拆轮子,用乐高技术销钉做车轴,电机轴缠石膏胶带插入销钉。初期胶带摩擦力不够,利用销钉侧面凹槽涂胶水固定解决。
- LED 安装:胸口开孔穿双色 LED。
- 电机驱动板塞入腹部:L298N 刚好放进肚子。
- 接线:按颜色区分:红=正极,黑=负极,黄=红外信号,橙/绿=双色 LED,紫=电机方向,蓝=电机速度(PWM)。
- 供电妥协:电机驱动板 5V 输出接 Arduino 5V 引脚(确保驱动板输出稳压 5V),Vin 接红外传感器。虽不规范但实测稳定。
步骤 3:Wall-E 实测
视频展示正常避障和陷入角落时的后退随机转向行为。后续计划优化走线、加舵机转头、换更小驱动板塞进肚子。
Wall-E 从此快乐地生活在一起。完。
代码
核心控制文件 Wall_e_control.ino,含电机驱动、红外检测、避障逻辑、蜂鸣器旋律、随机行为。
原理图
Fritzing 文件 wall-e2_3P6X71BCnP.fzz,线色含义见上文。
制造工艺
- K30 CO₂ 传感器:室内空气质量实时监测
- 基于 1Sheeld 与 Arduino 的盲聋人士沟通辅助系统
- 智能存钱罐:Arduino Nano 控制硬币识别器实现余额显示
- Arduino Uno 自动化乐高星球大战发射器
- 舵机驱动避障机器人:基于 Arduino 与 HC-SR04 构建
- Arduino + HC-05 蓝牙控制 LED:MIT App Inventor 手机 App 开发全攻略
- DFRobot 电容指纹传感器 (ID809) 接入 Arduino/ESP8266 完整教程
- Arduino UNO 自制循迹小车:从零构建自主巡线机器人
- 基于 Arduino Mega 与 Nextion 显示屏的交互式气象站
- Arduino Mega 驱动 Wii Nunchuk 控制 6 自由度机械臂
- Arduino + MPU6050 姿态控制舵机:SG90 与 MG996R 精准跟随实战
- Arduino Mega 2560 综合实训平台 - 传感器/电机/显示/PCB 一体化开发板