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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

应用与在线服务

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:

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

  1. 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。
  2. 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。
  3. LED 安装:胸口开孔穿双色 LED。
  4. 电机驱动板塞入腹部:L298N 刚好放进肚子。
  5. 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)。
  6. 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

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