手势控制机器人：基于 Arduino UNO 的免手操作项目

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项目简介

更新：本项目更新版见此处

简介：我一直想像老板一样坐在椅子上用手控制一切！于是我做了这个 DIY 手势识别机器人，通过手势指挥它移动。听起来疯狂但其实很简单。手势控制机器人制作非常简单，这是我之前用 RF 模块做的遥控小车的改进版。

机器人分为发射端（遥控器）和接收端（小车）。接收电路与旧版相同，发射端只需加上编程。使用 Arduino 作为编程平台，用加速度计传感器识别手势。开始制作！

观看机器人演示

它是什么？如何工作？

什么是加速度计 (ADXL335)？

简而言之，加速度计是测量三轴加速度的装置。这里用的 ADXL335 有 X、Y、Z 三轴。现在几乎所有智能手机都有加速度计（虽然我们不从手机拆）。你一定玩过体感游戏（如 Temple Run），角色随手机倾斜左右移动，就是加速度计的功劳。手机里还有陀螺仪，这里不需要。

如何工作并识别手势？

机器人大脑是 Arduino Uno (Atmega32)，烧录特定代码。手部手势/运动由加速度计 (ADXL335) 识别。

加速度计读取手势产生的 X、Y、Z 坐标并发送给 Arduino（此处只需 X、Y，忽略 Z）。Arduino 根据坐标值发送 4 位代码给编码器 IC (HT12E)，编码器将数据传给发射模块。接收端 RF 接收模块收到数据传给解码器 IC (HT12D)，解码器再传给电机驱动 IC (L298)，驱动器控制两个电机按需转向。

制作电源模块

需要两套电源：发射端用 9V 电池，接收端用 12V 电源（因使用 12V 电机）。

按右图接线。可加一个 LED 经 1k 电阻指示电源状态。

• IC 7805 将 12V 降为 5V（若无 12V 可用 9V）
• 0.1μF 和 470μF 电容
• 1k 电阻驱动状态 LED

注意：7805 必须加散热片，因为压降 7V (12-5) 会产生大量热量，否则会烧毁稳压器。

制作发射端（遥控器）

发射端包含检测手势的加速度计，数据经 Arduino 处理后发送给编码器 IC，再经发射模块发出。接线如下：

注意： 某些加速度计工作电压 3.3V，5V 可能损坏。请查阅供应商文档确认正确电压。

发射端示意图：

上传代码到 Arduino

更新后的代码见下文。

制作接收端

接收电路包含两个 IC (HT12D 解码器, L293D 电机驱动) 和 RF 接收模块。按上图原理图接线。接收板上有两个 LED：一个指示接收端供电，另一个指示发射端供电（靠近 HT12D 的 LED 应亮起，表示有效传输 VT）。若不亮，检查连接或 RF 模块。

想了解接收端更多细节，请阅读这篇文章。

机器人能识别哪些手势？

设计识别五组手势：前进、后退、左转、右转、停止。下图展示手势姿势：

享受驾驶你的机器人吧！

缩小尺寸并做成永久电路

Arduino Uno 戴在手上太大笨重。若想用 Arduino 做其他项目，拆除连接会丢失之前工作。我不喜欢这样，所以想出永久化方案。可参考这篇文章学习如何缩小 Arduino 项目。

下载独立版 PCB 布局（镜像版）：

standalone_etch_copper_top_mirror1.pdf
standalone_etch_copper_top1.pdf

观看视频：我将代码烧录到 Atmega8 MCU，仅用 LED 显示输出。

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