教你用电子元器件DIY一个可以爬墙的简单机器人

想挣脱地心引力的束缚?想练习跑酷在垂直的墙壁上疾走?——不要用崇拜的目光注视我,虽然我就是飞檐走壁,仁者无敌的可爱玲珑Wallbots!当然我也不介意你称呼我的艺名:【蜘蛛侠】

Wallbots爬墙机器人

墙面上爬来爬去的是神马?!莫要惊慌,既不是壁虎也不是变异蜘蛛,它们是可爱的 Wallbots —— 能在垂直表面进行穿越的机器人。想知道怎么制作?嗯哼,往下看吧~小W可以在任何含金属墙面上移动,包括电梯,白板,冰箱、金属门。小 W 还配备了几个光传感器,通过它们可以进行简单的交互。 3种模式可供选择,通过光传感器进行转换:红色走得快,趋近障碍物(例如人的手或者小W的兄弟姐妹们);绿色走得慢,远离障碍;黄色走得最慢,检测到物体时完全停止。

工具和材料

DIY爬墙人的工具和材料

  • 一些不易弯曲的硬线
  • 绝缘胶布
  • 线
  • 硬板纸
  • 胶棒
  • 热胶枪
  • 剪刀
  • 剪钳(绞线的那个)
  • 2.2K欧姆电阻 * 4
  • 10K欧姆电阻
  • 100欧姆电阻
  • Arduino Mini(单片机)
  • 伺服电机 * 2
  • 磁铁片 * 6
  • 1个RGB LED灯
  • 1个轻型的电池

伺服电机组装

把固定它(伺服电机)的壳子打开,对每个伺服机做简单修改就能得到我们需要的连续转动,先撬开壳子。

把固定伺服电机的壳子打开

把妨碍转动的壳子剪掉,这样电位计就能一直获得连续信号。这个黑色的部分是用来让它转了 180 度后停止的,看见没? 两个黑色塑料小片儿。

两个黑色塑料小片儿

取下齿轮,把黑色壳子上的线剪下(下一个大步会告诉你怎么处理它们)。

把黑色壳子上的线剪下

把挡着连续转动的小塑料片儿剪掉。

把挡着连续转动的小塑料片儿剪掉

现在,电位计已被成功调戏~(≧▽≦)/~,她一直采集连续信号。从黑壳子上剪出红色,绿色和黄色的线(这个应当在上一步就做好了)。

从黑壳子上剪出红色,绿色和黄色的线

绿色的线和黄色线之间焊个 2.2K 的电阻,在红色和黄色的线之间也焊个 2.2K 的电阻。

两个线之间焊个 2.2K 的电阻

在相同模拟信号下,伺服机的转向一般是相同的。他们对称安装在小 W 上,但是要让一个反向怎么办?在硬件和软件上都可以解决(我用硬件做的,因为我是代码懒人,摔!)。剪下电机到电机板子上的红色和蓝色的线。焊接红线到蓝线,然后蓝线到红线(头晕了吧?其实就是像下图那样交叉一下)。

红线和蓝线交叉一下

接下来开始组装电机,这步很容易嘿!尽可能温柔滴把线塞到伺服机壳子里面,然后把齿轮装配好。可是捏,我加了电阻后,以前的壳子就不合适了,所以我用绝缘胶布把他们缠在一块儿的。

怎么附上去呢?我用的热胶,其实任何粘性强的玩意儿都可以使,先剪两根1英寸长的硬线。

![组装电机]](/post/diy7/image10.jpg)

把每根线用热胶粘在伺服机顶部的齿轮里面。线要对半,露一半出来!

用热胶粘住线

在每根线的末端粘3个磁盘。磁盘也必须是对准中心!

在每根线的末端粘3个磁盘

伺服机与单片机对接

我用 PIN 9 和 PIN 10 来驱动电机。

  • Pin 9 –对应- 伺服机1的橙线。
  • Pin 10 –对应– 伺服机2的橙线
  • Ground –对应– 伺服机1,2的黑线。
  • VCC –对应– 伺服机1,2的红线。
  • Pin 8 接光敏电阻。

和单片机连接示意图

把每个光敏电阻(光传感器)都连到 Arduino 上,一共 4 个传感器,左、右、前、后。

把每个光敏电阻(光传感器)都连到 Arduino 上

每个光传感器的电路图下面有,传感器的一条线连接到 VCC;另一条线连到 10K 和 100 欧姆的电阻上。10K 电阻接地,100 欧姆电阻连接输入端。每个传感器的输入(绿线)连到 MINI 上的模拟端口(A0,A1,A2,A3)。

每个光传感器的连接示意图

我程序里是这样设置的:Analog 0 –对应– 顶部的传感器; Analog 1 –对应– 左边的传感器; Analog 2 –对应– 前面的传感器; Analog 3 –对应– 右边的传感器。

传感器连接对应示意图

把每个光敏电阻(光传感器)都连到 Arduino 上,一共4个传感器,左、右、前、后。你是不是想在每个端口和LED灯之间放个电阻(200 欧姆左右)?我没有酱紫,因为我的LED灯可以承受的电压比 Arduino 能提供的高得多,所以不会被烧。

在每个端口和LED灯之间放个电阻(200 欧姆左右)

开始安装电池,其实能提供 3—4V 的电池都可以用,越轻越好。我使用了 sparkfun 锂电池。接地,然后高压直接接 Arduino 的 VCC 口。

接下来烧入代码,这代码是关于 2 个伺服电机根据 4 个光传感器的输入值而进行驱动。根据模式,有几种运动方式。

  • 红色最快,趋向物体(当光传感器检测到光被挡住时);
  • 蓝色是中速,背向物体(背向黑色区域);
  • 黄色最慢,检测到物体就停止。

小W 和它的兄弟姐妹们通过磁铁轮子在墙上运动,可以左转右转和前行;根据不同模式可进行调速。当顶部的传感器被遮住超过 3 秒,所有传感器自动校准。给 小W 穿件衣裳。但之前必须确定程序能跑,然后你能分得清哪个伺服机是左,哪个是右。因为 小W 要垂直运动,衣裳越轻越好啊!我用的硬纸壳,其实报纸或者轻塑料都能使。

安装好的各个部件示意图

我把伺服机用热胶黏在硬纸盒里,传感器分布在前后左右,然后用硬纸壳加固。为了让热传感器和齿轮舒舒服服在里面呆着,我量体裁衣剪了些洞。小W 的顶部其实就是。。。就是一张纸!

美化后的 小W

然后。。。然后没有然后了,你就做好了,玩儿去吧!