[基于單片機及傳感器機器人設計與實現]:1 前言 機器人技術是融合了機械、電子、傳感器、計算機、人工智能等許多學科的知識，涉及到當今許多前沿領域的技術。一些發達國家已把機器人制作比賽作為創新教育的戰略性手段。如日本每年都要舉行諸如“NHK杯...

機器人技術是融合了機械、電子、傳感器、計算機、人工智能等許多學科的知識，涉及到當今許多前沿領域的技術。一些發達國家已把機器人制作比賽作為創新教育的戰略性手段。如日本每年都要舉行諸如“NHK杯大學生機器人大賽”、“全日本機器人相撲大會”、“機器人足球賽”等各種類型的機器人制作比賽，參加者多為學生，旨在通過大賽全面培養學生的動手能力、創造能力、合作能力和進取精神，同時也普及智能機器人的知識.[1]

開展機器人的制作活動，是培養大學生的創新精神和實踐能力的最佳實踐活動之一，特別是機電專業學生開展綜合知識訓練的最佳平臺。本文針對具有引導線環境下的路徑跟蹤這一熱點問題，基于單片機控制及傳感器原理，通過硬件電路制作和軟件編程，制作了一個機器人，實現了機器人的路徑跟蹤和自動糾偏的功能，并能探測金屬，實時顯示距離。

選取一塊光滑地板或木板，上面鋪設白紙，白紙上畫任意黑色線條(線條不要交叉)，作為機器人行走的軌跡，引導機器人自主行走。紙下沿黑線軌跡隨機埋藏幾片薄鐵片，鐵片厚度為0.5～1.0mm。機器人沿軌跡行走一周，探測出埋藏在紙下鐵片，發出聲光報警，并顯示鐵片距離起點的位置。

如圖1所示，以微處理器為核心，接受傳感器傳來外部信息，進行處理，控制機器人的運行。

由于機器人電機，傳感器及系統CPU等部分均采用+5V供電，考慮電動車功率和車載質量及摩擦阻力問題，電源我們采用電動車自帶干電池組，功耗小、體積小和質量輕，安裝較為方便。

機器人需控制在一個合適的速度行駛，速度太快，因單片機對各傳感器傳來的信號有一個響應、處理時間，小車極易偏離軌道。小車的速度是由后輪直流電機轉速控制，改變直流電機轉速通常采用調壓、調磁等方式來實現。其中，調壓方式原理簡單，易與實現。

采用由晶體管組成的H型PWM調制電路。通過圖2所示PWM調制電路，用單片機控制晶體管使之工作在占空比可調狀態，實現調速。

令單片機P1.7口為低電平，P1.6口為高電平，此時Q1、Q4導通，Q2、Q3截止，電動機正常工作。改變P1.6口高電平周期，即改變 PWM調制脈沖占空比，可以實現精確調速。脈沖頻率對電機轉速有影響，脈沖頻率高連續性好，但帶負載能力差;脈沖頻率低則反之[2]。經實驗發現，脈沖頻率在30Hz以上，電機轉動平穩，但小車行駛時，由于摩擦力使電機轉速降低很快，甚至停轉;脈沖頻率在10Hz以下，電機轉動有跳躍現象，實驗證明脈沖頻率在25～35Hz效果最佳。我們選取脈沖頻率為30Hz。