近日心血來(lái)潮用Makeblock的零件搭了個(gè)自動(dòng)爬樓梯的小車(chē)

下面給大家介紹一下如何搭建這個(gè)案例。由于是自動(dòng)爬行，那么自然有各種傳感器。什么巡線（當(dāng)接觸開(kāi)關(guān)用），超聲波，限位開(kāi)關(guān)，陀螺儀~~

首先先簡(jiǎn)單介紹一下實(shí)現(xiàn)原理

額。。理想狀態(tài)下一共有8個(gè)階段，其中1號(hào)輪子和4號(hào)輪子都是帶電機(jī)的主動(dòng)輪，其他都是從動(dòng)輪，而且升降裝置裝在2號(hào)和4號(hào)輪子上

階段1

前進(jìn)

階段2

超聲波檢測(cè)到前方有障礙（這里指的是樓梯）

車(chē)體上升，1號(hào)和2號(hào)升降裝置把1號(hào)和3號(hào)輪子升起來(lái)直到超聲波傳感器檢測(cè)不到樓梯

階段3

1號(hào)和4號(hào)輪子推動(dòng)小車(chē)前進(jìn)

階段4

2號(hào)輪子的巡線傳感器檢測(cè)碰到樓梯了，1號(hào)升降裝置把2號(hào)輪子收回去

階段5

1號(hào)和4號(hào)輪子推動(dòng)小車(chē)前進(jìn)

階段6

4號(hào)輪子上的限位開(kāi)關(guān)檢測(cè)到4號(hào)輪子已經(jīng)碰到樓梯，主動(dòng)輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)，2號(hào)升降裝置把4號(hào)輪子收回去

階段7

1號(hào)輪子推動(dòng)小車(chē)前進(jìn) 也就是階段1

階段8

也就是階段2，小車(chē)?yán)^續(xù)前進(jìn)直到超聲波檢測(cè)到樓梯然后開(kāi)始循環(huán)

額。。攀爬原理差不多就是這樣了，接下來(lái)給大家介紹一下搭建方法以及調(diào)試過(guò)程中碰到的一些問(wèn)題

這個(gè)案例在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面的一個(gè)特色就是這個(gè)升降的裝置，既要可靠，又要比較迅速地升降。所以我選擇了齒條齒輪的配合方式，并且使用單孔梁作為滑軌，用3*3的同步帶固定片配合雙孔梁做了個(gè)簡(jiǎn)易滑塊。

下面是搭建使用的材料和方法。

升降裝置1

雙孔梁032*4

雙孔梁160*2

M4*22螺絲*8

M4螺母*8

然后使用下面的材料把上面搭好的結(jié)構(gòu)連接起來(lái)

3*3同步帶固定片*4

M4*8螺絲*16

額。。這樣滑塊就搭好了

拿兩根0808*312的單孔梁剛好能穿過(guò)滑塊

接下來(lái)我們來(lái)搭齒條

由于我們這個(gè)自動(dòng)爬樓梯小車(chē)比較智能，能夠適應(yīng)不同高度的樓梯，所以我們的滑軌和齒條都要準(zhǔn)備的長(zhǎng)一點(diǎn)，既然滑軌都有312mm那么長(zhǎng)了，齒條肯定不能短

所以我使用了4段齒條拼接起來(lái)，至于為什么上面的材料圖片中有一根312的單孔梁呢，這是有原因的。光靠齒條拼接的話在升降過(guò)程中齒條與齒條之間的連接處會(huì)彎，這一彎齒輪和齒條的嚙合就出問(wèn)題了，噠噠噠滑齒了。至于為什么我會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題呢，這個(gè)就不解釋了，說(shuō)多了都是淚。所以我們要把齒條固定在這根單孔梁上。如下

接下來(lái)把導(dǎo)軌和齒條固定在一起

材料如下

144雙孔梁*1

M4*22螺絲*3

M4螺母*2

176雙孔梁*2

M4*22螺絲*6

M4螺母*6

裝上2號(hào)輪子（從動(dòng)輪）

使用以下材料

輪胎*2

90T同步帶輪*2

螺絲軸*2

法蘭軸承*4

M4螺母*2

M3*5無(wú)頭螺絲*2

4*2塑料墊片*4

把輪子固定在雙控梁的端面

2號(hào)輪子和1號(hào)升降裝置搭建完畢

接下來(lái)搭建4號(hào)輪子和2號(hào)升降裝置

2號(hào)升降裝置結(jié)構(gòu)和1號(hào)一樣

所需材料也一樣

只不過(guò)把032雙孔梁固定在下圖的位置

導(dǎo)軌和齒條的搭建與1號(hào)升降裝置一樣

上端的連接使用080雙孔梁替代144雙孔梁

128雙孔梁*1

M4*22螺絲*6

M4螺母*6

裝上L形支架，用

M4*14螺絲*2

M4螺母*2

固定在梁上

完成2號(hào)升降裝置的搭建后就可以開(kāi)始搭建4號(hào)輪子（主動(dòng)輪）

所需材料如下

25mm電機(jī)*1

90T同步帶輪

25mm電機(jī)支架

傳動(dòng)固定盤(pán)

M3*5螺絲

M4*14螺絲

套上輪胎，用

M4*14螺絲*2

螺母*2

固定在L形支架上

完成1、2號(hào)升降裝置和2、4號(hào)輪子搭建，整車(chē)結(jié)構(gòu)就完成一半了

接下來(lái)開(kāi)始搭建主車(chē)架、1號(hào)和3號(hào)輪子

首先，把1號(hào)輪子（主動(dòng)輪）搭建好

輪胎*2

90T同步帶輪*2

傳動(dòng)固定盤(pán)*2

M4*14螺絲*8

M4螺母*4

M3*5螺絲*4

M3*5無(wú)頭螺絲*2

25mm電機(jī)*2

25mm電機(jī)支架*2

064雙孔梁*2

搭建前防撞杠

160雙孔梁*1

L形支架*2

M4*14螺絲*4

M4螺母*4

搭建主車(chē)架

192雙孔梁*2

防撞杠*1

前輪*2

M4*30螺絲*6

M4螺母*6

搭建3號(hào)輪子（從動(dòng)輪）

輪胎*2

90T同步帶輪*2

088單孔梁*2

法蘭軸承*4

螺紋軸*2

4*2塑料墊片*4

螺母*2

M3*5無(wú)頭螺絲*2

使用

M4*22螺絲*4

M4螺母*4

把3號(hào)輪子固定在車(chē)架上

裝上2號(hào)升降裝置

使用M4*14螺絲*8

裝上1號(hào)升降裝置

使用M4*14螺絲*6

由于樓梯寬度有限，輪子又比較大所以只能把輪子錯(cuò)開(kāi)安裝，為了節(jié)約搭建時(shí)間和材料，4號(hào)輪組之用了一個(gè)電機(jī)和一個(gè)輪子

再安裝升級(jí)裝置的電機(jī)

37電機(jī)（裝好電機(jī)支架）*2

18T齒輪*2

M3*5無(wú)頭螺絲*2

M4*8螺絲*4

調(diào)整好齒輪和齒條的距離分別固定在1號(hào)、2號(hào)升降裝置雙孔梁的螺紋槽上

完成機(jī)械搭建

接下來(lái)開(kāi)始安裝傳感器

限位開(kāi)關(guān)*1

裝在2號(hào)升降裝置側(cè)面

限位開(kāi)關(guān)*2

分別裝在1號(hào)2號(hào)升降裝置的梁上。（作用：限制抬升高度）

安裝電機(jī)驅(qū)動(dòng)

安裝巡線傳感器

M4*22螺絲

4*10塑料圓柱

4*2塑料墊片*4

巡線傳感器*1

安裝陀螺儀

安裝超聲波傳感器

由于超聲波模塊沒(méi)辦法檢測(cè)0-30mm的距離，所以放里面去了 讓防撞桿去撞樓梯，小車(chē)撞上障礙后剛好是30mm多點(diǎn)，順利檢測(cè)到（這都是調(diào)試后才發(fā)現(xiàn)的~_~！！）

安裝主控板

安裝適配器（限位開(kāi)關(guān)用）

額。。基本上傳感器安裝好了，現(xiàn)在介紹一下各個(gè)整車(chē)結(jié)構(gòu)和傳感器

整車(chē)從左到右可以按輪子分成4個(gè)部分，其中1號(hào)輪子和4號(hào)輪子是主動(dòng)輪（驅(qū)動(dòng)輪），2號(hào)和3號(hào)輪子是從動(dòng)輪

其中1號(hào)和2號(hào)升降裝置控制2號(hào)和4號(hào)輪子的位置

這里加裝陀螺儀是因?yàn)槲覀兩笛b置用的是直流電機(jī)，沒(méi)辦法保證車(chē)體平衡，所以加入陀螺儀調(diào)整電機(jī)抬升速度

整車(chē)圖

接線圖

代碼如下：#include “MeOrion.h”

#include

MeGyro gyro;

MeDCMotor lifer1（PORT_1）; //升降1

MeDCMotor lifer2（PORT_2）; //升降2

MeDCMotor rw（M2）; //1號(hào)驅(qū)動(dòng)輪

MeDCMotor fw（M1）; //4號(hào)驅(qū)動(dòng)輪

MeLineFollower lineFinder1（PORT_7）; // 巡線

MeLimitSwitch upWard1（PORT_3， SLOT2）; // 1號(hào)升降限位開(kāi)關(guān)

MeLimitSwitch forWard2（PORT_4， SLOT1）; // 4號(hào)輪子限位開(kāi)關(guān)

MeLimitSwitch upWard2（PORT_4， SLOT2）; // 2號(hào)升降限位開(kāi)關(guān)

MeUltrasonicSensor ultraSensor（PORT_8）; // 1號(hào)輪子超聲波

void setup（） // 初始化，前后升降裝置回收

{

Serial.begin（9600）;

gyro.begin（）;

lifer1.run（-250）;

while （！upWard1.touched（））;

lifer1.stop（）;

lifer2.run（-250）;

while （！upWard2.touched（））;

lifer2.stop（）;

}

void Step2（）

{

float p = 15;

float i = 0.01;

float angle = 0;

float targetAngle = 0;

float integration = 0;

float err = 0;

while （NotStop（））

{

gyro.update（）;

float angle = gyro.getAngleX（）;

err = angle - targetAngle;

integration += err;

int speed1 = 200;

int speed2 = 200;

speed2 = speed1 + err * p;// + integration * i;

lifer1.run（speed1）;

lifer2.run（speed2）;

//delay（10）;

}

lifer1.stop（）;

lifer2.stop（）;

}

int startTiming = 0;

unsigned long startTime = 0;

int NotStop（）

{

int16_t distance;

distance = ultraSensor.distanceCm（）;

delay（10）;

if （0 == startTiming）

{

if （（distance 《 10） && （distance 》 1））

{

return 1;

}

else

{

startTiming = 1;

startTime = millis（）;

return 1;

}

}

else

{

unsigned long currentTime = millis（）;

if （currentTime - startTime 《 2500） //超聲波檢測(cè)不到樓梯后延時(shí)2.5秒

{

return 1;

}

else

{

return 0;

}

}

}

void loop（）

{

startTiming = 0;

startTime = 0;

//階段1 小車(chē)前進(jìn)

fw.run（60）;

rw.run（60）; //1號(hào) 4號(hào)輪子推動(dòng)小車(chē)前進(jìn)

int16_t distance;

do

{

distance = ultraSensor.distanceCm（）;

delay（10）;

}

//階段2 碰到樓梯 主動(dòng)輪停止 整體車(chē)架上升

while （！（（distance 《 4） && （distance 》 1）））; //如果碰到樓梯

fw.stop（）;

rw.stop（）;

Step2（）;

//階段3 1號(hào) 4號(hào)輪子推動(dòng)小車(chē)前進(jìn)

fw.run（60）;

rw.run（60）;

//階段4 2號(hào)輪子巡線傳感器檢測(cè)到樓梯 主動(dòng)輪停止 升降裝置1把2號(hào)輪子收回去

while （！（lineFinder1.readSensors（） ！= S1_IN_S2_IN））;

lifer1.run（-250）;

fw.stop（）;

rw.stop（）;

while （！upWard1.touched（））; //1號(hào)升降限位開(kāi)關(guān)檢測(cè)升降結(jié)束

lifer1.stop（）;

Adjust（）;

//階段5 1號(hào) 4號(hào)輪子推動(dòng)小車(chē)前進(jìn)

fw.run（60）;

rw.run（60）;

//階段6 4號(hào)輪子限位開(kāi)關(guān)檢測(cè)到4號(hào)輪子碰到樓梯 主動(dòng)輪停止 2號(hào)升降裝置回收4號(hào)輪子

while （！forWard2.touched（））;

lifer2.run（-250）;

fw.stop（）;

rw.stop（）;

while （！upWard2.touched（））; //1號(hào)升降限位開(kāi)關(guān)檢測(cè)升降結(jié)束

lifer2.stop（）;

//階段7 循環(huán)階段1

//階段8 循環(huán)階段2

}

void Adjust（） //陀螺儀控制1、2號(hào)升降電機(jī)控制平衡

{

int p = 40;

//float i = 0.05;

float angle = 0;

float targetAngle = 4;

//float integration = 0;

//float err = 0;

do

{

gyro.update（）;

angle = gyro.getAngleX（）;

//err = （angle - targetAngle）;

//integration += err;

lifer2.run（（angle - targetAngle） * p）;// + i * integration）;

//delay（10）;

}

while（fabs（angle - targetAngle） 》 1）;

lifer2.stop（）;

}