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1 Arduino 机器人制作入门教程机器人制作入门教程 深圳市中科鸥鹏智能科技有限公司深圳市中科鸥鹏智能科技有限公司 版权所有版权所有 2014 年年 9 月月 C5 Arduino 机器人制作入门教程 2 目目 录录 第一章 Arduino 教学机器人硬件组装和编程入门第一章 Arduino 教学机器人硬件组装和编程入门1 1 本体组装1 本体组装.1 2 Arduino 硬件和驱动安装硬件和驱动安装 .7 3 3 Arduino 编程环境和编程入门Arduino 编程环境和编程入门10 第二章 机器人点亮一个 LED 灯和串口通信第二章 机器人点亮一个 LED 灯和串口通信.14 1 点亮一个点亮一个 LED 灯灯.14 2 Arduino 机器人与机器人与 PC 通信通信19 3 通过通过 PC 端控制端控制 LED 灯亮灭灯亮灭 .22 第三章第三章 伺服电机控制和机器人运动控制伺服电机控制和机器人运动控制.27 1 伺服电机调零伺服电机调零.27 2 伺服电机旋转伺服电机旋转.31 3 机器人运动控制机器人运动控制.33 第四章第四章 机器人触觉导航机器人触觉导航.39 1 触须电路搭建与测试触须电路搭建与测试.39 2 机器人触须导航程序设计机器人触须导航程序设计.43 第五章第五章 机器人红外导航机器人红外导航.52 1 红外电路搭建与测试红外电路搭建与测试.52 2 机器人红外导航程序设计机器人红外导航程序设计.58 第六章第六章 机器人人机交互和显示技术机器人人机交互和显示技术.64 1 机器人按键控制机器人按键控制 LED 灯亮灭灯亮灭.64 2 数码管显示机器人信息数码管显示机器人信息.66 C5 Arduino 机器人制作入门教程 1 第一章 Arduino 教学机器人硬件组装和编程入门 第一章 Arduino 教学机器人硬件组装和编程入门 1 本体组装 1 本体组装 本节将指导你组装 Arduino 教学机器人，必须依照每个组装步骤说明仔细组装。

1.1 组装工具组装工具 图 1.1 所示的工具是比较通用的工具，一般家庭或学校都有，在一些五金商店也可以买到在 与书本配套的机器人套件中已经配有此套工具 图 1.1 机器人组装工具 1.2 安装机器人底盘零件安装机器人底盘零件 零件列表分为 4 类：金属杆件，螺钉与铜螺柱，万向轮，电机套件与电池盒 金属杆件名称及数量金属杆件名称及数量 图 1.2 金属杆件图 螺钉与铜螺柱及数量螺钉与铜螺柱及数量 万向轮名称及数量万向轮名称及数量 F） 2*11 金属杆件：2 个F） 2*11 金属杆件：2 个 D） 开槽金属杆件： 2 个D） 开槽金属杆件： 2 个 C） 1*5 金属杆件：2 个C） 1*5 金属杆件：2 个 E） 2*10 金属杆件：2 个 E） 2*10 金属杆件：2 个 1、尖嘴钳、尖嘴钳 2、螺丝刀、螺丝刀 B）2*2 转弯件：4 个 B）2*2 转弯件：4 个 A） 1*1 金属转弯件：2 个A） 1*1 金属转弯件：2 个 C5 Arduino 机器人制作入门教程 2 图 1.3 螺钉与铜螺柱图 图 1.4 万向轮图 电机套件与电池盒名称及数量电机套件与电池盒名称及数量 图 1.5 电机套件与电池盒图 1.3 机器人组装步骤机器人组装步骤 步骤步骤 1：组装机器人车体：组装机器人车体 图 1.6 步骤 1 组装后的效果图 1 A）M3*6 平头螺钉:3 个A）M3*6 平头螺钉:3 个 B）M3*6 圆头螺钉:34 个B）M3*6 圆头螺钉:34 个 C）M2.5*6 电屏蔽螺钉 2 个C）M2.5*6 电屏蔽螺钉 2 个 D）M3*8 圆头螺钉：8 个D）M3*8 圆头螺钉：8 个 E）12mm 铜螺柱：4 个E）12mm 铜螺柱：4 个 F）20mm 铜螺柱：4 个F）20mm 铜螺柱：4 个 万向轮 1 个万向轮 1 个 2）电池盒：1 个2）电池盒：1 个 1）车轮皮带：2 个1）车轮皮带：2 个 3）车轮：2 个3）车轮：2 个 4）伺服电机：2 个4）伺服电机：2 个 （（1）完成组装步骤）完成组装步骤 1 所需零件：所需零件： 1）M3*6 圆头螺钉：11 颗 2）2*10 金属杆件：2 个 3）2*11 金属杆件：2 个 4）20cm 铜螺柱：4 个 5）1*5 金属杆件：2 个 6）开槽金属杆件：1 个 （（2）组装说明）组装说明 1）图 1.6 和图 1.7 是步骤 1 需要完成的组装内 容。

2）图 1.6 横向为底盘框架的长，采用 2*11 金 C5 Arduino 机器人制作入门教程 3 图 1.7 步骤 1 组装后的效果图 2 步骤步骤 2：组装机器人电机安装支架：组装机器人电机安装支架 图 1.8 组装后的前方效果图 图 1.9 组装后的后方效果图 图 1.10 组装后的侧方效果图 步骤步骤 3：电机的安装：电机的安装 （（1）完成组装步骤）完成组装步骤 2 所需零件：所需零件： 1）1*1 金属转弯件：2 个 2）2*2 金属转弯件：4 个 3）开槽金属杆件：1 个 4）M3*6 圆头螺钉 ：10 颗 （（2）组装说明）组装说明 1） 组装方式参照图 1.8、 图 1.9 和图 1.10 2） 先按照图 1.8 和图 1.9 将 4 个 2*2 金属 转弯件安装于底盘前部的两侧，用于固定伺 服电机再按图 1.10 用 2 个 1*1 金属转弯 件将开槽金属杆件固定于前部，用于安装传 感器或者其它工具 C5 Arduino 机器人制作入门教程 4 图 1.11 伺服电机安装侧面图 图 1.12 步骤 3 之伺服电机安装底部图 步骤步骤 4：车轮、皮带和电池盒的安装：车轮、皮带和电池盒的安装 图 1.13 安装车轮和轮皮带的效果图 图 1.14：安装电池盒图 1 图 1.15：安装电池盒图 2 步骤步骤 5：安装万向轮：安装万向轮 （（1）完成组装步骤）完成组装步骤 3 所需零 件： 所需零 件： 1）伺服电机：2 个 2）M3*8 圆头螺钉：8 颗 （（2）组装说明）组装说明 1） 按图 1.11 和图 1.12 安 装伺服电机。

2）用 8 颗 M3*8 圆头螺钉 将两个伺服电机安装于底盘 两侧前端 3）图 1.11 伺服电机安装 侧面图； 图 1.12 为伺服电机 安装底部图 （（1）完成组装步骤）完成组装步骤 4 所需零件：所需零件： 1）车轮皮带：2 个 2）车轮：2 个 3）3*4 电池盒：1 个 4）M3*6 平头螺钉 ：2 颗 5）M2.5*6 电屏蔽螺钉：2 颗 （（2）组装说明）组装说明 1）先将车轮皮带套到车轮上，再用 两颗 M2.5*6 电屏蔽螺钉将车轮安装到 电机上，图 1.13 为安装好的效果图 2） 用 2 颗 M3*6 平头螺钉将电池盒安 装到底盘上开槽金属杆件上， 如图 1.14 和图 1.15 所示 C5 Arduino 机器人制作入门教程 5 图 1.16 万向轮安装后的后视效果图 图 1.17 万向轮安装后的侧视效果图 图 1.18 组装完成的机器人底盘总体效果图 步骤步骤 6 安装安装 Arduino 控制板和扩展学习板控制板和扩展学习板 （（1）完成组装步骤）完成组装步骤 5 所需零件：所需零件： 1）12mm 铜螺柱：4 个 2）M3*6 圆头螺钉：8 颗 3）万向轮：1 个 （（2）组装说明）组装说明 1)首先用 4 颗 M3*6 圆头螺钉 将4个12mm铜螺柱安装到万向轮 上。

2） 再把万向轮安装于底盘的尾 部， 安装方法如图 1.16 和图 1.17 所示 3）到此机器人底盘便组装完 毕， 图 1.18 所示为组装完毕的机 器人底盘整体效果图 C5 Arduino 机器人制作入门教程 6 图 1.19 机器人组装完成侧面图 图 1.20 机器人组装完成前部图 图 1.21 机器人组装完成上部图 （（1）完成组装步骤）完成组装步骤 6 所需零件：所需零件： 1）Arduino 控制板：1 个 2）M3*6 圆头螺钉：3 颗 3）M3*6 平头螺钉：1 颗 4）扩展学习板：1 个 （（2）组装说明）组装说明 1）首先使用两颗 M3*6 圆头螺钉 将扩展学习板安装于机器人底盘前 上部 2）再使用一颗 M3*6 圆头螺钉和 一颗 M3*6 平头螺钉将 Arduino 教 学板安装到底盘后部开槽金属杆件 的两个铜螺柱上安装方式参照图 1.19、图 1.20 和图 1.21 3）到此机器人组装全部完成 C5 Arduino 机器人制作入门教程 7 2 Arduino 硬件和驱动安装硬件和驱动安装 2.1 Arduino 控制板介绍控制板介绍 图 1.22 Arduino UNO 学习板说明图 这里使用的 Arduino 控制板是 Arduino 系列产品中的一个新成员，如图 1.22 所示，其接口 电压为：7~12V，有 USB 串口下载和 ISP 下载两种程序下载模式，控制芯片是 Atmega8 芯片， 该芯片具有数字引脚、模拟引脚、串口通信引脚、PWM 输出引脚、外部中断引脚、SPI 通信端 口和 TWI 通信端口。

具体的引脚说明如下： ? 数字引脚：0~13（共 14 个数字 IO 口） ； ? 模拟引脚：A0~A5（为区分数字引脚，在引脚前加 A） ； ? 串行通信：0,1（这些引脚是一些数字引脚的第二功能；0 作为 RX，即接收数据引脚；1 作 为 TX，即发送数据引脚） ； ? PWM 输出：3，5，6，9，10，11（这些引脚是一些数字引脚的第二功能） ； ? SPI 通信：10（SS） ，11（MOSI） ，12（MISO） ，13（SCK） （这些引脚是一些数字引脚的 第二功能） ； ? TWI 通信：A4（SDA） ，A5（SCL） （这些引脚是一些模拟引脚的第二功能） ； 2.2 Arduino 控制板原理图控制板原理图 复位按键复位按键 USB 下载下载 端口端口 电源接口电源接口 14 个数字个数字 IO 口口 AT ISP 下载接口下载接口 AVR 芯片芯片 6 个模拟个模拟 IO 口口 C5 Arduino 机器人制作入门教程 8 图 1.23 Arduino 控制板原理图 想详细了解 Arduino 控制板的电路连接及芯片连接可参考图 1.23。

2.3 Arduino 控制板硬件驱动安装 2.3 Arduino 控制板硬件驱动安装 (1)将数据线的圆口端插在 Arduino 控制板上，如图 1.24 所示 图 1.24 数据线的方口端插到 Arduino 控制板图 (2)将数据线扁口端插入电脑的一个 USB 接口上 (3) Arduino 控制板与电脑连接后，打开设备管理器，会发现未安装驱动的设备如图 1.25 所 示 图 1.25 查看设备管理器图 (4) 将机器人配套光盘放入电脑光。