不同的夢(mèng)想多彩的小車

劉金鵬

每一個(gè)孩子從小都有一個(gè)夢(mèng)想：制作一輛完全屬于自己的小車。在這個(gè)人人皆可創(chuàng)造的時(shí)代，做一輛小車也許已經(jīng)不再是一件難事，但是利用這些小車套件做出的作品大多千遍一律，沒(méi)有特色和個(gè)性。一般小車車體大多采用亞克力、鋁合金或木板，可創(chuàng)意和發(fā)揮想像力的空間有限，筆者采用硬紙板裁剪后進(jìn)行小車車底自由拼接，可完成富有特色的車體裝拼，采用紙板的另一個(gè)好處是在其表面可以任意涂鴉各種造型，完成個(gè)性化的裝飾，做出個(gè)性鮮明的小車。制作流程如下。

1. 裁剪長(zhǎng)方形紙板

車體部分是由四塊130mm×100mm的長(zhǎng)方形紙板及兩塊100mm×100mm正方形紙板拼接而成。將一張A4大小的2mm厚白卡紙用尺子和鉛筆按130mm×100mm大小畫(huà)出標(biāo)記，然后用美工刀裁剪出四個(gè)相同大小的長(zhǎng)方體紙板（為方便書(shū)寫(xiě)分別命名為A1-A4）。

2. 裁剪正方形紙板

用同樣的方法在A4白卡紙上裁剪出兩個(gè)100mm×100mm大小的正方形紙板（為方便書(shū)寫(xiě)分別命名為B1、B2）。

3. 確定電機(jī)安裝位置并安裝

在B1、B2兩塊正方形紙板上分別固定一個(gè)電機(jī)。首先要確定電機(jī)軸及兩個(gè)螺絲安裝孔的位置，用尺子在紙板上確定好相關(guān)尺寸。

在電機(jī)軸固定位置用開(kāi)孔器開(kāi)孔，也可先用小螺絲刀打洞，然后再用大號(hào)螺絲刀把孔擴(kuò)大；兩個(gè)電機(jī)固定螺絲位置則用小號(hào)螺絲刀打孔即可。將電機(jī)對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)位置用螺絲進(jìn)行固定。

4. 安裝萬(wàn)向輪

在A1（底板）紙板正前方中間位置確定好萬(wàn)向輪（小車前輪）固定孔的位置，用黑色筆做好標(biāo)記，然后用小號(hào)螺絲刀開(kāi)孔后通過(guò)配套的螺絲進(jìn)行固定（如圖1）。

5. 固定電池

將鋰電池通過(guò)強(qiáng)力雙面膠帶固定在A1紙板內(nèi)側(cè)一面中間的位置，盡可能保持小車重心的平衡。這里也可以使用裝有干電池的電池盒固定在A1紙板上為小車供電。

6. 拼接紙板

將B1、B2紙板與A1紙板用熱熔膠槍粘連在一起，然后用美工刀裁剪一塊比A1略小的紙板C1，并在其正前方開(kāi)一個(gè)長(zhǎng)方形窗口方便走線，用熱熔膠槍固定在電池及電機(jī)的上面（如圖2）。

7. 安裝輪胎及Arduino主控板

將兩個(gè)輪胎分別安裝在兩個(gè)電機(jī)軸上，把已經(jīng)引出兩條電源線的Arduino主控板（自帶電機(jī)驅(qū)動(dòng)）用一顆螺絲釘固定在C1紙板上，注意將板子的USB數(shù)據(jù)口一端對(duì)著小車后部，方便連線及后期進(jìn)行程序調(diào)試，左、右兩只電機(jī)線分別與主控板上M1、M2接線柱相連接，此處連接需要用到小號(hào)一字螺絲刀，接頭位置露出的銅線不宜過(guò)長(zhǎng)，可用指甲刀剝線（如圖3）。

8. 連接電源與Arduino主控

將電源正極連線與Arduino主控板正極直接相連；將電源負(fù)極與自鎖開(kāi)關(guān)其中一只引腳相連，并將自鎖開(kāi)關(guān)的另一只引腳連接到Arduino主控板的負(fù)極，這樣就可以通過(guò)按自鎖開(kāi)關(guān)控制Arduino主控板是否供電。注意導(dǎo)線連接處用紙膠帶纏繞，避免接觸短路，自鎖開(kāi)關(guān)及導(dǎo)線可以通過(guò)粘性比較強(qiáng)的紙膠帶固定在紙板上，使整個(gè)布線盡可能簡(jiǎn)潔清晰。

9. 電子器件連接

在Arduino主控板相應(yīng)數(shù)字端口用杜邦線分別連接好雙色LED、蜂鳴器、超聲波避障等傳感器（如圖4）。

10. 安裝超聲波傳感器

將已經(jīng)完成涂鴉的盒子機(jī)器人正前方紙板（A2）用記號(hào)筆標(biāo)記位置，同時(shí)用小號(hào)螺絲刀完成打孔。打孔的簡(jiǎn)便方法是用螺絲刀沿著畫(huà)好的線條邊緣連續(xù)扎洞，連點(diǎn)成線，最后用手指用力按壓，取下中間的圓形區(qū)域即完成打孔。把超聲波傳感器從打好的孔中穿過(guò)，用熱熔膠在盒子正前方分別固定好A2紙板及超聲波傳感器（如圖5）。

11. 安裝蜂鳴器和雙色LED

用同樣的方法在盒子正上方紙板（A3）上完成蜂鳴器和雙色LED的打孔工作，把元器件安裝固定到相應(yīng)位置后可用少量熱熔膠在盒子內(nèi)側(cè)一邊稍加涂沫以防元器件松動(dòng)（如圖6）。

12. 安裝后蓋

將盒子后側(cè)紙板（A4）打孔后，把自鎖開(kāi)關(guān)移至盒子背面中間的位置并用紙膠帶固定好，注意這塊紙板（A4），不再使用熱熔膠固定，而是改用紙膠帶來(lái)粘連，這樣做的好處是方便隨時(shí)打開(kāi)盒子后蓋來(lái)下載調(diào)試程序。

13. 增加巡線功能

如果需要紙盒版機(jī)器人小車具備巡線功能，則需要在A1紙板萬(wàn)向輪兩邊安裝巡線傳感器，原理是當(dāng)檢測(cè)到黑線時(shí)返回“1”，否則返回“0”，這樣當(dāng)小車放在黑色的線條（可以用黑色的電工膠布來(lái)布置小車行走軌跡）上時(shí)，兩只傳感器分別置于黑線兩邊，通過(guò)檢測(cè)傳感器的返回值就可以控制小車調(diào)整兩邊電機(jī)速度達(dá)到巡線的目的了。

至此，紙盒版機(jī)器人小車的結(jié)構(gòu)、電路搭建部分就算是完成了，但它現(xiàn)在還不能按你的想法行走或是避障，因?yàn)槲覀冞€沒(méi)有給Arduino主控板寫(xiě)入相應(yīng)的程序呢！

關(guān)于程序編寫(xiě)，我們的設(shè)想是通過(guò)驅(qū)動(dòng)兩只馬達(dá)分別按一定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)讓小車前進(jìn)，通過(guò)超聲波傳感器偵測(cè)前方有無(wú)障礙，如果有障礙則通過(guò)改變兩側(cè)電機(jī)速度及方向讓小車實(shí)現(xiàn)后退轉(zhuǎn)彎，并且同時(shí)讓LED發(fā)出紅光，蜂鳴器鳴叫；否則讓小車沿直線前進(jìn)，LED發(fā)出綠光。我們使用北師大傅騫團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的Mixly軟件來(lái)編寫(xiě)程序，實(shí)現(xiàn)我們的設(shè)想。

假設(shè)超聲波傳感器接數(shù)字3號(hào)端口；雙色LED接數(shù)字12、13號(hào)端口（即雙色LED長(zhǎng)腳接+5V，二個(gè)短腳分別接12、13號(hào)端口）；蜂鳴器接數(shù)字2號(hào)端口。紙盒機(jī)器人小車避障參考Mixly程序如圖7所示。

如果要實(shí)現(xiàn)巡線功能，假設(shè)二個(gè)巡線傳感器分別連接數(shù)字8號(hào)端口和9號(hào)端口。紙盒機(jī)器人小車巡線參考Mixly程序如圖8所示。

你可以試著編寫(xiě)讓小車同時(shí)實(shí)現(xiàn)巡線和避障功能的程序，期待著你的多彩個(gè)性智能小車的問(wèn)世。

（作者單位：浙江杭州市余杭區(qū)安吉路良渚實(shí)驗(yàn)學(xué)校）