第3课 避障小车
避障小车课程设计
目录1．绪论 (2)1.1课题背景 (2)1.2课题的目的和意义 (2)1.3设计要求 (2)1.4主要技术指标 (3)2．设计方案 (3)总体方案概述 (3)系统硬件电路设计方案 (3)电机模块 (4)超声波模块 (5)整体效果图 (7)3．设计思路 (7)学习熟悉基本模块驱动 (7)总体方案 (9)电机驱动与测距的结合方法 (9)系统软件流程图 (10)存在的问题及解决办法 (11)4．设计结果及质量评价 (11)5．原件清单 (12)6．应用前景 (12)7．心得体会 (12)附录一参考文献 (14)附录二程序代码及注释 (15)1．绪论1.1课题背景机器人是先进制造技术和自动化装备的典型代表，是人造机器的“终极”形式。
它涉及到机械、电子、自动控制、计算机、人工智能、传感器、通讯与网络等多个学科和领域，是多种高新技术发展成果的综合集成，因此它的发展与众多学科发展密切相关，代表了高科技发展的前沿。
随着电子技术的不断发展人们发明了各式各样的具有感知，决策，行动和交互能力的机器人，自第一台工业机器人诞生以来，机器人的发展已经遍及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等多个领域。
近年来机器人的智能水平不断提高，并且迅速地改变着人们的生活方式，随着它在人类生活领域中的应用不断扩大，将会给人们的生产生活带来了巨大的影响。
在国外机器人的发展有如下趋势。
一方面机器人在制造业应用的范围越来越广阔，其标准化、模块化、网络化和智能化的程度越来越高，功能也越来越强，并向着技术和装备成套化的方向发展；另一方面，机器人向着非制造业应用以及微小型方向发展，如表演型机器人，服务机型器人，机器人玩具等。
国外研究机构正试图将机器人应用于人类活动的各个领域。
在我国机器人主要应用于工业制造领域，我国工业机器人现在的总装机量约为120000台，其中国产机器人占有量约为 1/3，即40000多台。
与世界机器人总装机台数7500万台相比，中国总装机量仅占万分之十六[1]。
避障小车原理
避障小车原理
避障小车是一种能够自主避免障碍物的智能车辆，其原理在于使用多个传感器来感知周围环境，然后根据传感器的反馈进行决策和控制。
首先，避障小车通常会搭载红外线传感器或超声波传感器，这些传感器能够测量到前方障碍物离小车的距离。
通过读取传感器的数据，小车可以得知前方是否存在障碍物以及距离障碍物的距离。
接下来，小车会根据传感器的数据进行决策。
如果传感器检测到前方有障碍物并且距离较近，小车就需要采取避让策略。
常见的避让策略包括停车、后退、向左或向右转向等。
这些决策通常是通过嵌入式系统中的逻辑电路或者控制算法实现的，可以根据不同的情况进行相应的操作。
最后，小车会根据决策的结果进行控制，以实现避障的目标。
例如，如果决策是向左转向，则小车会通过电机控制左轮向前转动，从而实现左转的动作。
通过控制车轮的旋转方向和速度，小车可以在避开障碍物的同时保持前进的方向。
除了红外线传感器和超声波传感器外，还有其他一些传感器也可以用于避障小车，例如激光雷达和摄像头等。
这些传感器能够提供更为精确的环境感知数据，从而使小车能够更准确地判断障碍物的位置和形状，进而做出更合理的避让决策。
总体来说，避障小车的原理是通过感知、决策和控制三个步骤
来实现自主避障。
这种技术可以广泛应用于无人驾驶汽车、机器人以及其他需要自主避障功能的智能设备中。
自动避障小车课程设计
自动避障小车课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握自动避障小车的基本原理，理解传感器的工作机制。
2. 使学生了解程序设计的基本流程，掌握基础的编程指令和逻辑控制。
3. 帮助学生理解自动避障小车在实际生活中的应用，了解相关技术的发展趋势。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识进行问题分析，设计简单的自动避障小车程序。
2. 提高学生动手实践能力，学会组装和调试自动避障小车。
3. 培养学生团队协作和沟通能力，能够共同完成项目任务。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对科学技术的兴趣，激发创新意识和探索精神。
2. 培养学生面对问题积极思考，勇于克服困难，解决问题的积极态度。
3. 培养学生关注社会热点，认识到科技发展对生活的影响，增强社会责任感。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，注重理论知识与实际操作的结合。
学生特点：学生为初中生，具备一定的物理知识和逻辑思维能力，对科技产品感兴趣，喜欢动手操作。
教学要求：结合学生特点，课程设计应注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，提高学生的动手实践能力和创新能力。
在教学过程中，注重引导学生自主学习，培养学生解决问题的能力。
通过课程学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面得到全面提升。
二、教学内容1. 理论知识：- 介绍自动避障小车的基本原理，涉及传感器、电机驱动、控制单元等组成部分。
- 结合课本相关章节，讲解编程语言基础，如循环结构、条件判断等。
- 分析自动避障小车在实际应用中的例子，探讨其对社会生活的影响。
2. 实践操作：- 指导学生动手组装自动避障小车，熟悉各部件功能及安装方法。
- 教学编程软件的使用，教授如何编写和调试自动避障小车程序。
- 组织学生进行小组合作，共同完成自动避障小车的制作和调试。
3. 教学大纲：- 第一阶段：自动避障小车原理学习，占课程总进度的30%。
- 第二阶段：编程语言学习，占课程总进度的30%。
- 第三阶段：动手实践，占课程总进度的40%。
避障智能小车
避障智能小车避障智能小车，这可真是个超有趣的玩意儿！不知道你有没有这样的经历，在狭窄的胡同里走着，突然前方出现了一堆杂物，你得小心翼翼地绕过去。
或者骑着自行车，迎面来了一辆车，你得赶紧避让。
生活中这样的避障场景太多啦，而我们今天要说的避障智能小车，就是专门为解决这类问题而生的。
先来说说避障智能小车的工作原理吧。
它就像一个聪明的小侦探，身上装着各种各样的传感器，比如超声波传感器、红外传感器等等。
这些传感器就像是小车的“眼睛”，能够感知周围的环境。
当小车“看到”前方有障碍物的时候，它的“大脑”——也就是控制芯片，会迅速做出判断，然后指挥小车改变方向或者减速停车。
想象一下，在一个摆满了桌椅的教室里，老师让同学们用自己制作的避障智能小车进行比赛。
小明的小车一启动，就快速地向前冲，可是没跑多远，就碰到了一张桌子腿。
哎呀，这可不行！再看看小红的小车，它慢悠悠地前进，每当快要碰到障碍物时，总能及时地转弯避开，就像一个灵活的小舞者。
这是为什么呢？原来小红在调试传感器的时候特别仔细，让小车的“眼睛”更加敏锐了。
说到制作避障智能小车，那可不是一件容易的事儿。
首先得准备好各种零件，像车架、电机、轮子、传感器等等。
然后就是组装，这可需要耐心和细心。
我记得有一次，我和小伙伴一起制作避障智能小车，我们把车架装好了，可是电机怎么也装不上去，急得我们满头大汗。
后来仔细一看，原来是螺丝的型号不对。
经过一番折腾，终于把电机装好了，那一刻，我们的心里别提多有成就感了。
接下来就是编程啦。
通过编写程序，让小车能够按照我们的想法去行动。
这就像是给小车注入了灵魂，让它变得聪明起来。
在编程的过程中，可能会遇到各种各样的错误，比如语法错误、逻辑错误等等。
但是别灰心，只要认真检查，总能找到问题并解决它。
避障智能小车的应用可广泛了。
在工厂里，它可以帮忙运输货物，避开工人和其他设备；在家庭中，它可以帮忙打扫卫生，避开家具和宠物；在医院里，它可以送药送饭，避开病人和医护人员。
arduino避障小车课程设计
arduino避障小车课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解Arduino的基本原理，掌握其编程基础。
2. 学生能掌握避障小车的工作原理，了解传感器在其中的作用。
3. 学生能了解电路连接的基本方法，能正确连接Arduino、电机驱动和传感器。
技能目标：1. 学生能运用Arduino编程，实现避障小车的控制。
2. 学生能通过实际操作，提高动手能力，培养解决问题的能力。
3. 学生能通过团队协作，完成避障小车的搭建和调试。
情感态度价值观目标：1. 学生能培养对科学技术的兴趣，激发创新精神。
2. 学生能培养合作意识，提高沟通能力，学会团队协作。
3. 学生能在实践中体会科技带来的乐趣，树立正确的价值观。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，注重培养学生的动手能力、创新精神和团队协作能力。
学生特点：六年级学生具备一定的逻辑思维能力和动手能力，对新鲜事物充满好奇，喜欢挑战。
教学要求：教师需结合学生特点，以引导为主，注重激发学生的兴趣，鼓励学生主动探究，培养学生的实践能力和创新能力。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. Arduino基础知识：- Arduino原理与结构- 编程基础：变量、数据类型、运算符、控制结构等- 传感器原理：红外传感器、超声波传感器等2. 避障小车工作原理：- 小车结构及各部件功能- 避障原理及实现方法3. 电路连接与编程：- 电机驱动连接与控制- 传感器与Arduino的连接- 编写程序实现避障功能4. 实践操作：- 搭建避障小车- 调试与优化程序5. 团队协作与展示：- 分组合作完成任务- 展示与分享作品教学内容安排与进度：第一课时：Arduino基础知识学习，了解小车结构与避障原理第二课时：学习传感器原理，进行电路连接与编程基础第三课时：动手搭建避障小车，进行初步调试第四课时：优化程序，实现稳定避障功能，团队协作与展示教材关联：教学内容与教材中“机器人制作与应用”章节相关，结合教材内容，使学生能够掌握Arduino编程及机器人制作的基本技能。
避障小车解读
基础简易小车解说1.总体框图小车的硬件部分可以总体分为显示部分、通信模块、传感器系统、动力部分以及灯光和主控板。
这些模块均由车载的18650锂电池组供电（推荐使用锂电池），通过电源模块进行滤波、DC-DC变换对各个器件进行供电。
2.动力部分小车的动力部分比较简单。
这个例子中所使用的车架是普通的塑料四轮车，共有四个直流电机，通过减速齿轮带动四个轮子的转动。
（对于其他车型本文也可使用，例如履带车等，只需要根据电机规格进行适配即可）电机是普通的TT电机，在四驱赛车中也经常使用。
对于智能小车来说，供给6V到10V电压已足够使用。
电机的驱动使用了L298N模块（可选择L293D）。
L298N是一种双H桥电机驱动芯片，其中每个H桥可以提供2A的电流，功率部分的供电电压范围是2.5-48v，逻辑部分5v供电，接受5vTTL电平。
如图所示的是一种常用的L298N驱动模块，它可以同时驱动两路直流电机，所以小车共使用两个模块进行驱动。
如图所示的是一个L298N的接线图（仅画出使用的接口）。
其VDD接口接给小车供电的电池组，本例使用两节18650电池故其电压为6.8V。
OUT0到OUT3为L298N模块的功率输出部分，其分别接两个直流电机。
图中在直流电机两侧并联104电容是防止小车启动时电机起转时的瞬时反电动势使得碳刷与电枢之间产生火花。
IN0到IN3接MCU的IO引脚，MCU通过这四个引脚来控制电机的正转、反转、刹停以及调速。
3.灯光与显示部分（I）灯光部分灯光部分主要由小车状态指示灯、电机运行状态指示灯、蓝牙通信指示灯以及电源指示灯。
其中，电机运行状态指示灯和蓝牙通信指示灯集成在L298N （L293D）模块以及蓝牙模块上，分别可以指示各个电机的正反转、停车状态以及蓝牙的连接状态。
电源指示灯集成在电源模块上，用于指示电源的开启状态。
其电路较简单，如图3.1所示。
小车状态指示灯由于一个三色LED模块实现，该模块固定在超声波探头支架上方，通过变换灯光颜色表示小车当先的运行状态，如表3-1所示。
避障小车原理
避障小车原理
避障小车的原理是基于传感器的探测和数据处理。
它利用各种传感器，如红外线传感器、超声波传感器或激光传感器等，实时感知车辆周围的环境。
当传感器探测到前方有障碍物时，会立即将信号传输给控制器。
控制器接收到传感器信号后，会根据预设的算法进行数据处理和判断。
例如，当红外线传感器探测到障碍物时，发出的信号会被控制器解读为前方有障碍物，并根据预设的规则采取相应的控制动作。
根据不同的算法和规则，控制器会触发相应的动作来避免碰撞，如停止或减速前进，或者改变行进方向。
通过不断地接收传感器信号、数据处理和判断，避障小车可以在遇到障碍物时采取相应的措施，确保安全通行。
除了传感器和控制器，避障小车还包括驱动系统和能源系统。
驱动系统根据控制器的指令控制车辆的运动，可以是轮式驱动或履带驱动等。
能源系统则提供电力给整个系统，如电池或充电器。
总而言之，避障小车通过传感器感知周围环境，控制器实时处理数据并做出判断，最终通过驱动系统控制车辆的运动，以避免碰撞和保证安全通行。
避障小车课程设计
开题报告一、立项依据（一）课题目的通过本次课程设计，要学会如下的基本技能。
了解单片机开发过程，掌握单片机的各部分组成及功能。
程序编写能力的提高，通过设计程序流程图，建立编写程序的基本思想。
学会遇到问题分析问题、解决问题的能力。
单片机原理与应用是测控技术与仪器专业的专业课程，是一门实践性很强的课程。
课程设计是课堂教学的延伸和发展，是理论知识与工程实践之间的衔接，也是加强学生实践能力的一个强有力手段。
通过此课程设计，使学生进一步学习与理解嵌入式系统的构成原理、接口电路与应用程序，进一步巩固与综合专业基础知识和相关专业课程知识，提高学生运用理论知识解决实际问题的实践技能；培养学生独立自主、综合分析的思维与创新能力，最终使学生初步具有设计小型自动测试控制系统的硬件及软件的能力，并掌握微控制系统的单片机的硬件接口方法以及软件设计方法。
同时，通过资料搜集、方案分析、系统设计与报告撰写的一系列过程，使学生得到一次科学研究工作的初步训练。
严格实施课程设计这一环节，对于学生基本硬/软件的设计素养的培养和综合运用知识的能力是一次很好的训练，将起到显著的促进作用，在专业知识与研究方法方面为日后的毕业设计乃至毕业后的工作奠定良好的基础。
（二）课题意义智能作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个特定的环境里自动的运作，无需人为管理，便可以完成预期所要达到的或是更高的目标。
本设计主要体现小车的智能模式，设计中的理论方案、分析方法及特色与创新点等可以为自动运输机器人、采矿勘探机器人、家用自动清洁机器人等自动半自动机器人的设计与普及有一定的参考意义。
同时小车可以作为玩具的发展对象，为中国玩具市场技术含量的缺乏进行一定的弥补，实现经济收益，形成商业价值。
超声波作为智能车避障的一种重要手段，以其避障实现方便，计算简单，易于做到实时控制，测量精度也能达到实用的要求，在未来汽车智能化进程中必将得到广泛应用。
循迹避障小车项目的描述
循迹避障小车项目的描述嘿，朋友们！今天咱来聊聊循迹避障小车这个超有趣的玩意儿！你想想看啊，这小车就像个聪明的小探险家，能自己沿着特定的路线走，遇到障碍还能机灵地躲开。
这可太神奇啦！要搞清楚循迹避障小车，咱得先说说它的眼睛——那些传感器。
就好比我们人有眼睛能看路一样，小车靠这些传感器来感知周围环境呢。
它们就像小车的小雷达，时刻警惕着周围的一切。
然后就是它的大脑啦，也就是控制电路。
这个大脑可厉害着呢，能接收传感器传来的信息，然后迅速做出判断，指挥小车该怎么走，该怎么避开那些障碍物。
再说说小车的轮子，这可是它前进的关键呀！就像我们的脚一样，带着小车一路向前冲。
那转动的轮子，不就像我们奔跑时的步伐嘛，哒哒哒地往前跑。
制作循迹避障小车可不简单哦，这需要我们有耐心，还得有那么点技术。
得把各种零件组装起来，就像搭积木一样，可不能马虎。
要是装错了一个地方，嘿，那小车可能就不听话啦，说不定还会闹脾气呢！在调试的时候也是很有意思的。
看着小车在那跑来跑去，一会儿遇到障碍停下来，一会儿又顺利通过，就像看着自己的孩子在学走路一样，心里那个期待呀！要是它成功地避开了一个很难的障碍，哇，那感觉，比自己考了满分还高兴呢！你说这循迹避障小车像不像我们生活中的那些小挑战？我们也得像它一样，有敏锐的感知能力，能及时发现问题；还要有聪明的头脑，能迅速想出解决办法；更要有勇往直前的精神，不管遇到什么困难都不退缩。
哎呀，我跟你们说，等你们自己动手做一个循迹避障小车，就知道有多好玩啦！到时候你就会发现，原来科技的世界这么奇妙，这么充满乐趣！你们还等什么呢？赶紧去试试吧！这小车绝对会给你们带来意想不到的惊喜和收获！别再犹豫啦，让我们一起在这个科技的小天地里尽情探索吧！原创不易，请尊重原创，谢谢!。
寻迹避障小车原理
寻迹避障小车原理
小车避障就是一种无人机，它可以认出汽车前方的不同障碍物，并以
此作出响应。
它具有自主的智能，即在它看到障碍物之后，会根据障碍的
位置和距离选择合适的方法来避开它。
一种典型的小车避障就是超声波避障。
它使用超声波传感器来测量障
碍物的距离，而且能够自动识别障碍物的大小、形状和位置。
检测到障碍
物之后，小车就会根据障碍物的位置来决定向左转还是向右转，还可以前
进避开障碍物，最后回到正常的路径。
此外，超声波避障的检测距离通常
只有几厘米，所以它也可以用于小距离的避障。
另一种小车避障的解决方案是使用红外传感器。
与超声波传感器不同，红外传感器可以检测到更远距离的障碍物，而且它还可以分辨出障碍物的
形状。
因此，使用红外传感器就可以在更远的距离上检测到障碍物，从而
更好地避免碰撞。
有时候，为了更准确地让小车避障，还会使用摄像头。
摄像头可以拍
摄到前方的障碍物，从而让小车根据障碍物的形状和大小来决定避开它们
的方法。
同时，摄像头也可以用来检测前方是否有其他车辆，从而给小车
提供躲避其他车辆的能力。
最后，为了让小车自主寻找传感器能够检测到的障碍物，可以采用激
光定位系统。
避障小车原理
避障小车原理
避障小车是一种能够自主避开障碍物并进行导航的智能车辆，它在各种场景中都有着广泛的应用，比如自动驾驶汽车、无人机、智能家居等领域。
那么，避障小车是如何实现自主避障的呢？接下来，我们将从传感器、控制系统和路径规划三个方面来详细介绍避障小车的原理。
首先，避障小车的传感器起着至关重要的作用。
常见的传感器包括红外线传感器、超声波传感器、激光雷达等。
这些传感器能够实时地感知周围环境，获取障碍物的位置、距离和形状等信息。
通过这些传感器获取的数据，避障小车能够及时作出反应，避开障碍物，确保行驶的安全性。
其次，控制系统是避障小车实现自主避障的关键。
控制系统根据传感器获取的数据，对小车进行控制，使其能够做出相应的动作。
比如，当传感器检测到前方有障碍物时，控制系统会发出指令，使小车停下或者转向避开障碍物。
控制系统的稳定性和灵活性直接影响着避障小车的性能表现。
最后，路径规划是避障小车实现自主导航的重要环节。
通过对传感器获取的环境数据进行分析，避障小车能够规划出一条避开障碍物的最优路径，并且在行驶过程中不断根据实时数据进行调整。
这样，避障小车就能够实现自主导航，安全、高效地完成任务。
综上所述，避障小车能够实现自主避障和导航，离不开传感器、控制系统和路径规划的协同作用。
传感器实时感知环境，控制系统根据数据进行控制，路径规划确保小车安全、高效地行驶。
随着人工智能和自动化技术的不断发展，避障小车将会在更多领域得到应用，为人们的生活带来便利和安全。
避障小车课程设计
避障小车课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解避障小车的基本工作原理，掌握相关的物理和工程知识。
2. 学生能够描述并解释传感器在避障小车中的作用，以及如何通过编程实现小车自动避障。
3. 学生能够掌握基础的电路连接和编程指令，将理论知识应用于实际操作中。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，独立完成避障小车的组装和编程。
2. 学生能够在团队协作中发挥自己的作用，共同解决制作过程中遇到的问题。
3. 学生通过实践活动，提高动手能力，培养创新思维和问题解决能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过参与避障小车的制作，增强对科学技术的兴趣和好奇心，培养积极的学习态度。
2. 学生在团队合作中学会相互尊重、支持与配合，培养良好的团队精神和沟通能力。
3. 学生在遇到困难和挑战时，能够保持积极心态，勇于尝试和克服困难，增强自信心。
二、教学内容本课程以《信息技术》教材中“机器人制作”章节为基础，结合以下内容进行教学：1. 机器人基础知识：介绍机器人的定义、分类及其应用场景，重点讲解避障小车的工作原理。
2. 传感器及其应用：学习红外传感器、超声波传感器等在避障小车中的作用，以及传感器与单片机的连接方法。
3. 编程控制：学习基本的编程指令，通过编程实现避障小车的自动行驶和避障功能。
4. 实践操作：分组进行避障小车的组装、编程和调试，让学生在实践中掌握相关知识。
5. 创新拓展：在掌握基本功能的基础上，鼓励学生发挥创意，为避障小车增加更多功能。
教学内容安排和进度：第一课时：机器人基础知识学习，了解避障小车工作原理。
第二课时：学习传感器及其应用，进行传感器与单片机的连接。
第三课时：学习编程控制，编写程序实现避障功能。
第四课时：分组实践操作，组装、编程和调试避障小车。
第五课时：创新拓展，为避障小车增加更多功能，分享制作经验。
三、教学方法本课程采用以下多样化的教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性，提高教学效果：1. 讲授法：教师通过生动的语言和形象的表达，为学生讲解机器人基础知识、传感器原理等理论内容，使学生对避障小车有全面的认识。
避障小车
工程训练中心
红外接近传感器的是开关量传感器，接IO0~IO11的
任意一个接口都可以通过 NorthSTAR 进行数值读取 和编程。
由于输出是开关量，只能判断在测量距离内有无障
工程训练中心
工程训练中心
红外避障小车设计
目的：利用创意之星机器人套件设计一个简单机器
人系统——“避障小车
要求：小车能够在较平坦地面上，以车轮驱动的方
式行走，有自主避开前方障碍物能力的机器人。
一、设计思路
一、结构设计方案
1、轮子底盘结构选择
Байду номын сангаас
2、电机与底盘的运动关系
二、感知方案 三、控制策略
四、程序编写与加载
关
工程训练中心
作用：用来测量前方物体和传感器探头之间的距
离。
输出为：0~2.5V 模拟量（电压值随距离变化）； 量程范围10~80 cm。
工程训练中心
红外测距传感器工作原理
工程训练中心
红外测距传感器工作原理
GP2D12 主要是由红外发射器、PSD（位置敏感检测
装置）及相关处理电路构成。
红外发射器发射一束红外光线，红外光线遇到障碍
物被反射回来，通过透镜投射到 PSD 上，投射点和
PSD 的中心位置存在偏差值 a ， GP2D12 根据上图所
示的a、b、α三个值就可以计算出H的值，并输出相
应电平的模拟电压。
工程训练中心
红外测距传感器的几个重要的特性
1、与障碍物的反射角度基本无关。 2、与反射物体的颜色及材质基本无关。
碍物，不能给出障碍的实际距离。但是该传感器带 有一个灵敏度调节旋钮，可以调节传感触发的距离 。
避障小车
现向“左后方”转弯倒退（见图 1）。
2. 控制原理
机器人头部用钢丝做两根触须，一左一右各连接 到一个碰撞开关，分别控制两个前轮的旋转方向（见 图 2）。特别注意，左右触须与对应控制的电机是交叉 过来的，左边的触须连接右边的碰撞开关，控制右边 的电机 ；右边的触须连接左边的碰撞开关，控制左边 的电机。
机器人
制作 ROBOT
避障小车
●●●
作者 / pvcbot
我在上一篇文章BEAM小车基础上，加 装了避障传感器以及控制电路，组成了一台 具有避障功能的小车。
一、基本原理
本项目机器人采用三轮传动结构 ：前面左右两边 的两个轮子是主动轮，各接一个电机作为动力 ；后轮 是从动轮，起到平衡的作用。
1. 运动机理
2d. 把碰撞开关用 M2×10 的螺丝固定在车体顶 盖上，两个碰撞开关之间大概成一个 90°左右的夹 角。
适当调整两个碰撞开关的安装位置以及夹角， 确保两个碰撞开关都同时按下时，前端的两根触须 的端子部分不会碰在一起。确定好碰撞开关的夹角 之后，把螺丝扭紧把碰撞开关固定好。
2e. 根据电路图我们得知，两个碰撞开关的上面 两个引脚是互相连接在一起的，这中间的连接最好 用硬金属线（比如 ：电子元器件的金属引脚）焊接， 这样可以把两个碰撞开关间的夹角固定起来，避免 我们只用一个螺丝固定一个碰撞开关时多次碰撞容 易导致的安装角度变形问题。当然焊接这个硬金属 线前，先调整好两碰撞开关的夹角，并确保两根触 须能够正常触发两个碰撞开关。
34 2011. 07
M
M
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3. 组装 最后把控制电路、安装了传感器的车体顶盖，以 及基础平台小车都整合组装起来。控制电路板上的导 线，从车体顶盖底部穿过中间的孔引出，并焊接在碰 撞开关的引脚上。把控制电路板的蓝色导线焊接在拨 动开关上，拨动开关是三根引脚，焊接中间的一根和 旁边的一根。把对应颜色的杜邦线插口，插到控制电 路板上对应颜色的排针上。长出的导线可以收纳到车 体中，盖上车体顶盖。
避障小车原理
避障小车原理
有一次，我看到了一个“有趣”的实验：一个装有许多小球的盒子。
它的四周都是一些密密麻麻的小洞，而这些小洞都是用来固定在盒子中间的，只要轻轻一碰盒子，小球就会掉到盒子里。
这时，我发现了一个有趣的现象：盒子里装着许多大小不同的小球，这些小球被一个叫“避障小车”的东西分成了许多大小不同、形状各异的小块。
于是，我产生了一个疑问：“这个盒子是怎么
固定住小球的呢？”我想：如果把盒子固定在桌子上，这样不是很好吗？这样就不会有大球掉到里面了。
于是我开始动手制作“避障小车”。
首先，我把一块木板用钉子钉在桌子上。
木板和木板之间用螺丝固定住，这样就完成了“避障小车”的制作。
接着，我在“避障小车”上装上一个“轮子”和一些“障碍物”。
如果遇到
障碍物时，就把它碰下去。
于是我开始制作了：在木板上放一个大木块，在木块和木块之间放一块木板，在木板和木板之间放一块大木块……这样，一
个漂亮、实用的避障小车就制作完成了。
—— 1 —1 —。
避障小车实训心得
避障小车实训心得
在与避障小车的实训过程中，我对小车的工作原理和控制方法有了更深入的理解和认识。
下面是我在实训中的一些心得。
首先，我明确了避障小车的工作原理。
避障小车通常会装配有一些传感器，如红外传感器、超声波传感器等，这些传感器可以检测到小车前方的障碍物，并实时向控制器反馈环境信息。
当传感器检测到障碍物时，控制器会根据接收到的信息改变小车的行进方向，从而实现避障的目的。
其次，在实训过程中，我对单片机的使用有了更深一步的了解。
操控避障小车的核心就是单片机，它就像小车的大脑，控制着小车的一切行动。
单片机会根据
接收到的传感器信息，通过算法决定小车的行动。
这个过程中，我通过编写代码来控制单片机的操作，这让我深刻体验了编程在实际应用中的重要性。
在编程过程中，我遇到了许多挑战，比如解决传感器的误差、优化避障算法等等。
但是，每当我解决了一个问题，我都会有一种成就感，同时也会对我所学的知识有更深的理解和理解。
通过这次实训，我也体验到了团队合作的力量。
当我们遇到困难时，我们会一起讨论，一起寻找解决方案，每个人都在为完成最终的目标尽自己的一份力量。
通过团队合作，我们不仅提高了解决问题的效率，也提高了我们的团队协作能力。
总的来说，这次避障小车实训既锻炼了我动手操作的能力，也提高了我编程和解决问题的能力，让我明白理论知识和实践技能要相结合，希望在未来的学习中，我能把实训中学习到的东西应用到实际的工作和生活中去。
第3课 避障小车
第3课避障小车一、教材与学生情况分析本节课是《Arduino创意机器人》第三章《智能小车》的第三节课。
通过前面两节课的学习，学生已经可以使用小车完成基本的运动。
但是我们的小车还不智能，随着学习的深入，对小车也有了更高的要求。
本节课利用多种传感器实现小车避障。
二、教学目标1.通过使用触碰传感器以及数字防跌落传感器，掌握避障小车制作的一般过程。
2.通过不同传感器的使用，体验多种办法解决避障问题的优势，感受学习Arduino机器人的乐趣。
三、教学重难点教学重点：使用两种传感器进行避障教学难点：小车避障过程的分析四、教学流程1．抛出疑问，引入新课教师：我们发现在自然界中，有很多昆虫通过触角检测前进道路上的障碍，所以在遇到障碍物时可以绕道而行。
当然，我们的小车在前进途中，也会遇到各种各样的障碍物。
我们想不想给小车也装上触角进而避障呢？出示课题《避障小车》。
2．教学新课（1）触碰传感器展示触碰传感器，并让学生从工具盒中拿出触碰传感器，将其安装在小车上（这里使用一左一右，可以根据实际情况进行调整）。
讲解触碰传感器特性：它是一个利用接触片实现检测触碰功能的电子部件，主要用于检测外界触碰情况，是一种数字传感器，在碰到障碍物时，值为0，否则值为1。
让学生将触碰传感器接在数字针脚上，观察当手碰到触碰传感器时，其自带指示灯亮灭情况。
（2）基础任务：使用触碰传感器制作避障小车1）任务描述使用两个触碰传感器进行避障，使小车能够避障。
2）搭建硬件将触碰传感器一左一右安装在小车上，注意将触碰传感器的触角朝外。
这里，我们分别接在了数字针脚2、3。
3）编写程序（参考）【提示】在使用触碰传感器时，当传感器检测到障碍物，会后退几秒，再转弯，而不能让其直接转弯。
这是因为触碰传感器要接触到障碍物，才算检测到了。
可以尝试直接转弯的情况。
（3）提高任务：使用防跌落感器制作避障小车1）任务描述使用前面用过的防跌落传感器进行避障。
注意到防跌落传感器可以检测到10cm以内的障碍物。
4.避障小车
系
学！我这就有个超声波传感器，也就是说我这有个蝙蝠的 课件 PPT）
鼻子和嘴，那我们有了这些，（引导孩子：在上一课制作
的小车的基础上联想……）超声波传感器是利用仿生学原
理，从蝙蝠的生理构造上模仿而来，可以通过声波的往返
来探测出前方的障碍物。
T：好今天我们就来做个能避开障碍物的小车
1. 搭建一个有两个马达的小车（小车后面要用转向轮） 通过小车的搭建来对机
声波有新的认识，并对搭
S：………….
建避开障碍物的小车
T：蝙蝠视力很弱，在寻食、定向和飞行肯定不是靠眼睛 产生兴趣
了对吧！他就是用超声波来控制飞行避开障碍识别物体 （如果孩子们对蝙蝠及
的，（课件：蝙蝠飞行的奥秘）“回声定位”
超声波、雷达所知太少，
联 T：科学家根据蝙蝠的飞行避障的道理发明了雷达，仿生 此处要做简要介绍-结合
建 2. 在小车前安装超声波传感器（传感器要放在小车的前 器人小车搭建有新的掌
构 面，并不能有遮挡物）
握
(让孩子参考搭建图)
反 1.为什么有的小车不能躲避障碍物，
思 2.小车躲避障碍物靠的是什么
延 在课桌上设置障碍物，让小车在障碍物中穿梭，看谁的小
续 车避障能力最强。
照片 记录
问题 及
解决 本节课强调的知识点
乐高教案
活动名称
阳光之旅
日期
教师
活动主题
2 避开障碍
班级
人数
活动目标 活动准备
1、 了解超声波传感器工作原理，学会利用它避开障碍物。
2、 熟练掌握编程或者内置编程
自制障碍物、45544
增删材 料情况
活过程
活动目标及提示
T：课件投影蝙蝠，问：知道蝙蝠为什么能在漆黑的夜晚 通过蝙蝠让孩子们对超
智能自动避障小车
目录第一部分摘要 (2)第二部分1.设计任务 (3)1.1 基本要求 (3)2.方案论证与比较 (3)2.1 车架模块及比较 (3)2.2 电源与稳压模块 (3)2.3 主控模块 (4)2.4 逻辑模块 (4)2.5 探测模块 (4)2.6 电机驱动模块 (5)3. 系统电路设计 (5)3.1 工作原理 (5)3.2 总体设计 (6)4.系统硬件模块设计 (6)4.1 电流电源及主控模块 (6)4.2 逻辑模块 (7)4.3 探测电路模块 (7)4.4 电机驱动模块 (7)5.程序设计及调试 (8)5.1 程序设计 (8)6.设计总结 (11)第三部分1.附录 (13)1.1 所用全部硬件资源 (13)1.2 组成员 (13)2.参考资料 (13)第一部分摘要在科学探索和紧急抢险中经常会遇到对与一些危险或人类不能直接到达的地域的探测，这些就需要用机器人来完成。
而在机器人在复杂地形中行进时自动避障是一项必不可少也是最基本的功能。
因此，自动避障系统的研发就应运而生。
我们的自动避障小车就是基于这一系统开发而成的。
意义随着科技的发展，对于未知空间和人类所不能直接到达的地域的探索逐步成为热门，这就使机器人的自动避障有了重大的意义。
我们的自动避障小车就是自动避障机器人中的一类。
自动避障小车可以作为地域探索机器人和紧急抢险机器人的运动系统，让机器人在行进中自动避过障碍物，寻找目的地。
第三部分1.设计任务1.1 基本要求小车从无障碍地区启动前进，感应前进路线上的障碍物后，根据障碍物的位置选择下一步行进方向。
并可通过两个独立按键对小车进行控速。
根据火源的方向确定小车的行驶的方向。
2.方案论证与比较2.1 车架模块及比较在设计车体框架时，我们有两套起始方案，自己制作和直接购买玩具电动车。
方案一：自己设计制作车架自己制作小车底盘用两个直流减速电机作为主动轮，利用两电机的转速差完成直行、左转、右转、左后转、右后转、倒车等动作。
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第3课避障小车
一、教材与学生情况分析
本节课是《Arduino创意机器人》第三章《智能小车》的第三节课。
通过前面两节课的学习，学生已经可以使用小车完成基本的运动。
但是我们的小车还不智能，随着学习的深入，对小车也有了更高的要求。
本节课利用多种传感器实现小车避障。
二、教学目标
1.通过使用触碰传感器以及数字防跌落传感器，掌握避障小车制作的一般过程。
2.通过不同传感器的使用，体验多种办法解决避障问题的优势，感受学习Arduino机器人的乐趣。
三、教学重难点
教学重点：使用两种传感器进行避障
教学难点：小车避障过程的分析
四、教学流程
1．抛出疑问，引入新课
教师：我们发现在自然界中，有很多昆虫通过触角检测前进道路上的障碍，所以在遇到障碍物时可以绕道而行。
当然，我们的小车在前进途中，也会遇到各种各样的障碍物。
我们想不想给小车也装上触角进而避障呢？
出示课题《避障小车》。
2．教学新课
（1）触碰传感器
展示触碰传感器，并让学生从工具盒中拿出触碰传感器，将其安装在小车上（这里使用一左一右，可以根据实际情况进行调整）。
讲解触碰传感器特性：它是一个利用接触片实现检测触碰功能的电子部件，主要用于检
测外界触碰情况，是一种数字传感器，在碰到障碍物时，值为0，否则值为1。
让学生将触碰传感器接在数字针脚上，观察当手碰到触碰传感器时，其自带指示灯亮灭情况。
（2）基础任务：使用触碰传感器制作避障小车
1）任务描述
使用两个触碰传感器进行避障，使小车能够避障。
2）搭建硬件
将触碰传感器一左一右安装在小车上，注意将触碰传感器的触角朝外。
这里，我们分别接在了数字针脚2、3。
3）编写程序（参考）
【提示】
在使用触碰传感器时，当传感器检测到障碍物，会后退几秒，再转弯，而不能让其直接转弯。
这是因为触碰传感器要接触到障碍物，才算检测到了。
可以尝试直接转弯的情况。
（3）提高任务：使用防跌落感器制作避障小车
1）任务描述
使用前面用过的防跌落传感器进行避障。
注意到防跌落传感器可以检测到10cm以内的障碍物。
提问：防跌落传感器检测到障碍物时，小车可以直接拐弯吗？
2）搭建硬件
将电机引出的红、黑线分别接在M1、M2正负极上，数字防跌落传感器接在数字针脚，这里，我们假设接在数字针脚2、3，注意防跌落传感器的安装，使其感应区朝外。
3）编写程序
【提示】体验使用不同传感器制作相同功能小车时的不同之处，比较两种方案优劣。
3. 拓展提升
观察避障小车前进路线，可以发现小车虽然可以成功避障，但是小车行进路线是没有规律的。
那么如果我们的小车走进一个迷宫，是很难成功走出来的。
阅读教材中视野拓展的内容，观看小车走迷宫视频，了解小车走迷宫原理以及左手规则。
4．课堂总结
通过这节课的学习，我们了解了触碰传感器，掌握了使用触碰传感器制作避障小车，同时也进一步加深了对数字防跌落传感器的认识，可以使用防跌落传感器制作避障小车。
对比这两种避障小车，实际体会到了触碰传感器与数字防跌落传感器的相同之处与不同之处，感受到了多种途径解决问题的乐趣。
5．布置作业
1）根据左手规则的四种情况，画出简单的小车走迷宫流程图。
2）搭建简单的迷宫，编写程序，尝试实现。
3）思考：走迷宫时，你选择用触碰传感器还是数字防跌落传感器？为什么？。