機(jī)器人的神經(jīng)

何琪辰

“老師，我們已經(jīng)有了機(jī)器人的大腦，那么怎么才能讓我的機(jī)器人動(dòng)起來呢？”“是呀，我的掃地機(jī)器人什么時(shí)候才能幫我們打掃衛(wèi)生呢？”我說道：“大家別急，先想想是什么東西能夠讓機(jī)器人動(dòng)起來的？”學(xué)生們異口同聲地回答道：“是電機(jī)?！?/p>

“對(duì)，大家說得很正確，電機(jī)是把電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的部件，可以讓我們的機(jī)器人在‘大腦的控制下做出各種動(dòng)作，那么什么能夠讓機(jī)器人大腦的指令傳遞給機(jī)器人身上的各個(gè)部件的？那就是連接機(jī)器人所有傳感器和執(zhí)行器的‘神經(jīng)，也就是我們平時(shí)所見到的電線。”

電線種類繁多，哪一種是合適制作機(jī)器人的電線呢？電線除了粗細(xì)不同之外，有些很硬，有些卻很軟；有些能夠任意彎曲形狀，而有些則很有彈性，這取決于電線的股數(shù)。

圖1的電線是單股電線，圖2的電線為多股電線，單股電線較硬，而多股電線較軟。以往多使用焊接的方法連接電線，這樣制作機(jī)器人的效率較低?，F(xiàn)在多使用更為便捷的方法，如使用跳線與面包板組合或者杜邦線與排針組合。

跳線是一段電線，兩端有細(xì)針；面包板中間有一條槽將其分成上下兩個(gè)部分，上下對(duì)稱（圖3）。每一部分由五行數(shù)列組成。每一縱列包括5個(gè)插孔，每個(gè)插孔都是串聯(lián)的。如果將跳線插在同一列中，則是短路的，而由中間長(zhǎng)槽分開的上下兩列時(shí)則不然。如果需要將多列連接，只需用一條跳線插進(jìn)兩列中的任意一個(gè)插孔即可（圖4）。

另一種方法是用杜邦線和排針（圖5）。排針是兩邊一樣長(zhǎng)的排針，可以折下所需長(zhǎng)度的排針，插在Arduino上，這樣就可以用杜邦線去連接Arduino和傳感器了。當(dāng)然排針也可以直接插進(jìn)面包板，以更方便地連接電路。

有了機(jī)器人的神經(jīng)，就可以讀取機(jī)器人大腦的信息，也可以控制機(jī)器人的各個(gè)執(zhí)行部件。在第9期的文章中，我們已經(jīng)通過程序使得Arduino的13號(hào)引腳指示燈閃爍，同樣可以用導(dǎo)線和LED將指示燈的效果轉(zhuǎn)移到面包板上。電路連接如圖6所示。

Arduino其實(shí)是微型計(jì)算機(jī)，它由數(shù)字電路組成的，其數(shù)字引腳上只有0V或者5V兩種狀態(tài)。Arduino上的GND引腳表示的是0V，所以當(dāng)Arduino的13號(hào)引腳的電壓是5V時(shí)， LED就會(huì)發(fā)光。但由于LED能夠承受的電壓是3V，而Arduino輸出的電壓是5V，超過了LED能夠承受的電壓，需要用一個(gè)電阻來分壓，以免LED被燒壞，因此在電路中串聯(lián)了一個(gè)1000Ω的電阻。

同樣，如果要控制一個(gè)蜂鳴器，我們只需用導(dǎo)線連接Arduino和蜂鳴器，這里選取引腳9（如圖7），然后編寫對(duì)應(yīng)的Ardublock程序（圖8）。

當(dāng)我們完成程序上傳之后，可以聽到蜂鳴器里傳出鳴叫聲，修改“delay”的參數(shù)就可以改變鳴叫的間隔時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)Arduino控制蜂鳴器的目的。可以注意到，在這個(gè)電路中蜂鳴器并沒有串聯(lián)電阻，這是由于我們選用蜂鳴器的額定電壓是5V，無需分壓。所以在今后制作機(jī)器人的過程中，需要仔細(xì)考慮各種電子元件的電壓，不可超過其額定范圍，不然輕則發(fā)燙燒毀電路，重則引發(fā)火災(zāi)。在下一期，我們將深入了解機(jī)器人大腦的工作方式，讓機(jī)器人的大腦真正運(yùn)轉(zhuǎn)起來。