基于Arduino的會(huì)打招呼的超萌機(jī)器人

　　在本項(xiàng)目中，我將從頭開(kāi)始打造一個(gè)能夠使用藍(lán)牙進(jìn)行控制的四足烏龜機(jī)器人。該機(jī)器人擁有兩個(gè)自由度，采用的是爬行的方式進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，所以在不平坦的地面可能不能正常工作。

　　第一步：3D打印組件

　　本機(jī)器人的部分機(jī)身是采用的3D打印技術(shù)制作的，我在這里提供了這些3D打印部件的.stl文件和.ipt文件，你可以根據(jù)自己的需要對(duì)這些文件修改。你需要打印的文件包含一個(gè)基板、一個(gè)蓋板、3個(gè)前后接頭、一個(gè)前面板、4個(gè)腿部接口、4個(gè)腿部折疊構(gòu)件、一個(gè)后面板、4個(gè)側(cè)面和基板接頭、2個(gè)側(cè)面板、4個(gè)上部構(gòu)件。

　　第二步：其它組件及成本

　　下面我列出了本項(xiàng)目所需要的主要部件以及成本。（當(dāng)然，在中國(guó)購(gòu)買的話，大部分都會(huì)便宜一點(diǎn)。）

　　·3D打印部件~ 40-60美元

　　·Arduino Uno~ 20美元

　　·Arduino 5V傳感器擴(kuò)展板~ 11美元

　　·HC-06藍(lán)牙模組~ 10美元

　　·8個(gè)Futaba S3003標(biāo)準(zhǔn)舵機(jī)~ 80美元

　　·超聲波傳感器~ 7美元

　　·4枚AA電池（驅(qū)動(dòng)舵機(jī)）~ 6美元

　　·AA電池套~ 5美元

　　·9V電池（驅(qū)動(dòng)Arduino）~ 8美元

　　·9V電池連接器~ 5美元

　　·4個(gè)母口對(duì)母口線（連接傳感器和擴(kuò)展板）~ 5美元

　　·計(jì)算機(jī)

　　總共大約在197美元~217美元之間。

　　第三步：腿的組裝

　　原料備齊了之后就可以開(kāi)始組裝了，我們從腿部開(kāi)始。8個(gè)舵機(jī)分成2組，每組4個(gè)分別安裝在機(jī)器人的“大腿關(guān)節(jié)”和“膝蓋關(guān)節(jié)”處。

　　其中“大腿關(guān)節(jié)”處4個(gè)的舵機(jī)需要固定在機(jī)器人的基板上。

　　第四步：連線

　　之后再將帶有擴(kuò)展板的Arduino和電池等安裝到基板上，將藍(lán)牙模組、舵機(jī)和超聲波傳感器對(duì)應(yīng)連接在Arduino的相應(yīng)位置上，最后連接電池。具體的連接方式如下圖所示：

　　連接好了是這樣：

　　第五步：運(yùn)動(dòng)模式設(shè)計(jì)

　　設(shè)計(jì)一款機(jī)器人，為其設(shè)計(jì)合適的運(yùn)動(dòng)模式當(dāng)然是至關(guān)重要的。我的機(jī)器人是這樣運(yùn)動(dòng)的：

　　當(dāng)機(jī)器人向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，它首先移動(dòng)其右前足向前，同時(shí)機(jī)器人會(huì)將左前足向后推。這會(huì)將整個(gè)機(jī)器人的右部向前推動(dòng)。然后機(jī)器人再向前移動(dòng)其左后足，這時(shí)又會(huì)將其右后足向后推。這種運(yùn)動(dòng)會(huì)將機(jī)器人的左部推向前。接下來(lái)機(jī)器人會(huì)左前足向前、右前足后推；然后再右后足向前、左后腿后；如此往復(fù)。這種方式能讓機(jī)器人以比較快的速度向前運(yùn)動(dòng)。如下圖所示：

　　而當(dāng)機(jī)器人倒退時(shí)，只需要反過(guò)來(lái)執(zhí)行整個(gè)過(guò)程就行了。

　　如果機(jī)器人需要右轉(zhuǎn)，則機(jī)器人移動(dòng)右前足向前，同時(shí)又移動(dòng)右后足向前，然后在左后足不動(dòng)的情況下讓右前足向后運(yùn)動(dòng)。接下來(lái)前移左前足，然后后移右后足，同時(shí)前移其左前足。右轉(zhuǎn)即完成。

　　同理，當(dāng)機(jī)器人需要左轉(zhuǎn)時(shí)，可以讓機(jī)器人線移動(dòng)左前足向前，并移動(dòng)左后足向前，然后在右后足保持不動(dòng)的狀態(tài)下讓左前足向后運(yùn)動(dòng)。接下來(lái)，機(jī)器人繼續(xù)移動(dòng)右前足向前，然后移動(dòng)左后足向后的同時(shí)后移其右前腿。左轉(zhuǎn)即完成。

　　第六步：代碼

　　代碼分為兩個(gè)部分：The_Social_Quadruped.ino和Quad_Functions.ino。

　　第一個(gè)包含了Servo.h庫(kù)（Arduino IDE自帶）和NewPing.h。我首先定義了觸發(fā)引腳、相應(yīng)引腳以及超聲波傳感器的最大距離；之后我又定義了一個(gè)布爾變量，可以用來(lái)切換機(jī)器人的自動(dòng)模式。之后又定義了舵機(jī)。在設(shè)置函數(shù)中，我初始化了串口檢測(cè)器，讓我可以將命令發(fā)送到Arduino上。在循環(huán)函數(shù)中，我設(shè)置超聲波傳感器發(fā)送最近物體的距離給串口檢測(cè)器，然后檢查用戶輸入。如果用戶輸入字符為 f， b， r， l， w， s， u 或a，那么則將分別執(zhí)行前進(jìn)、后退、右轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)、揮手、睡眠、站立或自動(dòng)工作這幾個(gè)不同的功能。這些功能函數(shù)是在Quad_Functions.ino中定義的，可以輕松地調(diào)用。另外，需要提及的是當(dāng)用戶按了a之后，機(jī)器人將進(jìn)入自動(dòng)模式；要取消自動(dòng)模式則需要用戶再點(diǎn)擊一次a。

　　第二部分 Quad_Functions.ino則包含了所有功能的函數(shù)定義。其中包括機(jī)器人的各種運(yùn)動(dòng)模式。前進(jìn)、后退、右轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)等函數(shù)都很好理解，揮手功能包含wave2 和wave兩個(gè)函數(shù)，可以讓機(jī)器人分別使用左前足和右前足揮手。waveAuto函數(shù)是機(jī)器人在自動(dòng)模式下?lián)]手，使用的是右前足。睡眠模式是指機(jī)器人將舵機(jī)的位置運(yùn)動(dòng)到讓機(jī)器人平躺到地面的模式。readPing函數(shù)則用來(lái)讀取超聲波傳感器傳遞的數(shù)據(jù)。

　　第七步：無(wú)線控制

　　首先當(dāng)然要確保藍(lán)牙模塊是按以上描述正確安裝的。

　　接下來(lái)，啟動(dòng)你電腦上的藍(lán)牙并將其和Arduino上的藍(lán)牙連接配對(duì)。配對(duì)完成之后，進(jìn)入控制面板，在設(shè)備中找到HC-06。右鍵點(diǎn)擊并選擇“屬性”，選擇“服務(wù)”選項(xiàng)，將該接口的串口通信勾線上。

　　然后進(jìn)入Arduino IDE，選擇路徑Tools -》 Port，將上面“服務(wù)”選項(xiàng)中的接口設(shè)置上去。然后就大功告成了！

　　打開(kāi)串口監(jiān)視器，你可以查看超聲波傳感器的讀數(shù)，并且可以將機(jī)器人通過(guò)USB連接到電腦上進(jìn)行控制。