|
經過幾月幾周地看資料，收集小時候的玩具，發現多數已不能玩了，但大多數電子零件仍能使用，于是，動手DIY，幾乎花了2個星期（周一周五只有中午和晚上不到2小時時間）做成。 2011年4月2日21點，所有零件收集完畢，開始組裝底盤和電機驅動。
電機驅動我使用L298N。紅黃兩條大線為主動力電源線。紅黑黃綠為信號輸入線，紅白為L298N芯片供電線，黑白為使能信號線，即PWM調速和緊急制動線。電機是減速電機吧，功率忘記了，幾年前的玩具（挖土機）。 2011年4月2日22時，底盤完成組裝，所有線全部集合上布。
2011年4月3日陽光明媚的早上10時（這天氣來得真合適！），我的智能小車組裝完成，程序代碼也編寫完成。我把這臺車命名為 YYQ霹靂一號，簡稱：一號。 她拖著長長的數據線和電源線，身上背著電池，一身亂七八糟，毫不打扮，匆匆忙忙地來到了人世間。
 Hello World！ 你好，世界！
 所屬相冊：YYQ的智能車
 剛出生，與它的“母親” 電腦的連接還沒中斷呢！而且，身上還必須背著芯片電池。 或許你可能要問了，既然拖著電源線，又連著電腦，怎么還要背電池？ 是這樣的，她現在確實是完全不能獨立開來，電機動力需要DC14V電源供應，電機驅動需要DC5V電源，大腦“MCU”單片機也需要DC5V電源供應。我惱了幾天，仍找不到現成合適的電源一次性全部供給。所以，暫時分開供電。 供電情況： 1.“小霸王”游戲學習機（插黃色的卡帶、接電視玩游戲，超級瑪麗，魂斗羅等）兩臺，其中一臺內部主板損壞，我便取其電源。由此電機動力得到DC15V電源供應。 2.已經損壞的AA/AAA電池充電器，拆開，取其電池盒。 用電烙鐵高溫燒下一臺插卡的街機游戲機的電池盒。 將這兩個電池盒串聯起來，可以放4個AAA電池（1.2V*4=4.8V）得到DC4.8V電源，我將它輸入到L298N芯片上。 3.單片機電源仍由電腦USB口的DC5V供應。
活動活動身體，走了一段路后，開始覺得不順了。 原來是有履帶的輪子，但是，因為那履帶不能用了套不上去。這樣子沒有履帶走起來很費勁。
2011年4月3日22時，我完成了對它的輪子的改造以及對亂七八糟的衣服進行打扮，還有對電源的供應，不再依賴電腦，已經斷開了與電腦的連接，但仍由外部“MP3充電適配器”提供DC5V電源。 不過現在走起來好多了，也顯得更有精神了。 這是車頭，呵呵，拍攝時，紅外收發模塊還在工作呢，你看到傳說中的“紅外線”了嗎？
 這是車尾。
這本來是反的，但是由于L298N芯片的GND需要與單片機共地，還有2條使能線要與單片機針腳連接但線都不夠長，
信號線不適合焊接。所以，只好把單片機開發板轉個方向了。以紅外收發頭為車頭。（后面要用它來避障）
 原來的電池組，我把盒子多余的部分燒掉，顯得更為簡約，放在車子中層。
這是單片機電源和動力電源的供應。
2011年4月5日21時，由于底盤的電機多年老化以及齒輪磨損的關系，產生的動力不足，也不方便以后的擴展。放棄使用玩具挖土機底盤。正在想新的底盤設計。
2011年4月8日22時，決定使用RP5底盤作為一號的底盤。外加一塊萬用版（面包板）為以后的電子元件的安放預留位置。電池與L298N芯片一起在底盤下面，中間隔萬用版，再上層單片機開發板。留有足夠的距離來避免電機受280大功率電機的磁場干擾單片機跑飛。
 底盤情況：兩個280直流電機，附帶一個6節AA電池盒。電機最大承受電壓12VDC，推薦9VDC。 2011年4月9日0時，將各個部件連接起來，有一條線特別難焊，不是走位就是不上錫，燙死、郁悶死我了。 不過還好，效果極其不錯，非常不錯。動力非常充足，開起來非常精神，轉彎通過左右兩邊的履帶反轉，效果非常不錯。捉地力強，不容易打滑。 現在的供電線更為簡潔了。電機用底盤下面的電池盒供電，6節AA電池，正好9V。再加上附帶舊的兩個電池盒供電L298N，剩下單片機的，由電腦供電，也方便下載程序進去。
忽然發現，數字電視機頂盒的遙控器里的方向鍵手感不錯，所以，修改下程序，就可以直接使用機頂盒遙控器控制車的前后左右轉彎所有功能了。 （╭(╯^╰)╮哼！別以為說一句好話，換一身馬甲，我就不認識你了。照樣是“一號”！）
車身體積：長17CM，寬13CM，高16CM
睡覺了，大家晚安！
2011年4月9日20時，對小車的所有元件供電均使用電池。現在除了燒錄程序外，完全不需要外部連線。 單片機：x3 AA L298N芯片：x4 AAA 280電機：x6 AA 在四個方向放置4個紅外收發，實現檢測障礙物以及自動避障，目前有關避障方面程序尚未編寫。
2011年4月10日17時，自動避障程序基本編寫完成。
在四個方向無阻礙的情況下，由人工控制遙控器控制車的行走。如果命令它前進，它就前進。但是，在前進過程中，如果前方有墻壁，它會立即自動停下腳步。然后向相反方向后退1秒鐘的時間。（我沒有安裝齒輪測速，所以只能延遲。）然后停止。如果過程中遙控器命令停止，它也停止。 但是，紅外避障也存在一個弊端。在光線過足的情況下（例如太陽光下），距離會變得很短，或太過早地誤判斷。超聲波是比較可以的，但成本比較高。目前先不考慮這個，完成整體工程再說。
2011年4月16日22時，程序編寫部分實現對兩個電機（左右）的PWM調速。目前可以用紅外遙控器控制車子移動速度。 還有一周考試了，但不知為什么，越接近考試，搞這東西效率就越高。 不管了，復習下，估計下2周內進展緩慢。
2011年4月21日13時，實現通過串口與計算機通訊。通過USB模擬串口線。 整理優化所有代碼，更美觀、模塊化，可讀性增強，多余的代碼刪除，單片機運行效率提高不少，方便以后修改。 程序數據占用77.3字節，程序代碼占用1841字節，代碼量1013行，注釋175行。
2011年5月1日0時，純手工完成它的“手”部的基本部分。 等我在廢舊里找到一枚合適的螺絲和螺母后，安裝支點，然后再固定到車上就行了。因為是木的，上螺絲要很小心。
2011年5月1日 17時，完成“機器手”搭建。線也已連接好。程序尚未完成。
2011年5月7日22時，控制板完全脫離開發板，手工焊接了單片機最小系統，也脫離了不間斷供電的電源，改用三合一的鋰電池供電，可以分別輸出5V、9V和12V電壓，而且容量足夠大，最大15000毫安時。最小6500毫安時。
2011年5月8日23時，小車做好啦！除機器手外，小車已成型。 大概在10號或11號，帶去學校接受張老師的檢閱。 目前的功能有：自動避障、紅外遙控。 紅外遙控可以控制兩邊履帶的速度，可以實現圓圈運動、直線運動和平滑轉彎，也可以緊急轉彎和剎住。
2011年5月9日23時，對小車的自動避障算法進行優化和改進，可以自動避開九十度的死角區域，并且無論角的兩邊有多長，可自動調節轉彎角度直到合適為止。目前可以適應多種常見的障礙物擺放情況了。 但在識別死角區域后，我還是用到了傳統的“左手法則”，一步步脫離死角，可能會在以后的圖像采集功能中改進。
2011年5月11日下午小車第一次進入欽州市外國語學校大門，得到很多同學贊同和表揚，但是我發現了避障算法中的90°死角避障出現BUG，“左手法則”使用出問題，當小車靠近直角的左邊進入直角區域后，會卡死在直角處。從右邊或45°斜入無問題。 2011年5月12日上午給給物理老師張老師看看，目前尚無法解決，正在與各位電腦老師和物理老師討論中。
2011年5月15日13時，小車已經改頭換面，好看多了，線也排好了。這種改造是可擴展性的，以后的機器手，可以直接裝上去。 加了塊有機玻璃，多謝那位老師傅（忘記問貴姓了）的加工，總共跑去那3次了，不嫌煩地幫忙改造玻璃。人很好啊！
2011年5月25日小車全部完工。電路板由于是用萬用電路板的原因，連線還是有點多。
2011年5月29日15時，增加LCD1602，顯示小車的所有狀態，連線減短。
2011年6月5日13時，機器手搭建部分完成了！6個自由度。程序代碼尚未編寫，目前可以由電腦通過串口通訊控制。暫無法自行控制。 第一次調試時，居然被它打了一下，比較有力的。 謝謝上次那個師傅了，加工有機玻璃。這次知道名字了，黃師傅。 休息狀態，回收手臂。
張望什么呢？。。。嗯？
2011年6月7日18時，發現底盤觸地地有效面積太小，6自由度機器臂工作時不穩定，重心不妥，時有翻車危險。決定減掉一個自由度。 現在是5自由度機器臂。將來有條件弄個大大的底盤，有半米長，機身1.2米高，兩個6自由度機器臂，相信會很有意思。
2011年6月7日19時，發現小車轉向不正常，不是不動，就是走直線。 晚22時，我明白了底盤太小的因素決定這個轉向的效果，但是底盤已經無法改變。怎么辦呢？ 我的腳不小心碰了一下機器手，最底座的舵機位置偏離，大約到了底盤右上角45°，這時轉彎，非常靈活。 我就在這刻，突然明白了一個新的方法！可以通過移動機器手臂的重心，來彌補底盤太小的不足，進而可以實現轉彎。
2011年6月8日23時，機器手臂程序試驗性編寫成功，單片機和控制器已經很好地連接并正常工作。以后就可以正常編寫機器臂程序了。 這一步，本來是順順利利的，結果出了一個不可意料的錯誤，到現在也沒找到原因。麻煩了幾位老師，甚至是控制板技術員，也無解。 問題是：用開發板用控制板的波特率和數據的位停止位等屬性給電腦發送串口數據，電腦能正常接收，開發板也能收到電腦發來的信息。 用這同一根串口線，把電腦和控制板連起來，波特率和其他屬性一樣，電腦能控制控制板，可以操控機器手。 最后一步來了，單片機用這同一根串口線，波特率和其他屬性一樣，卻不能控制控制板，不能操控機器手。
老師說是共地，我也按照他們說的詳細檢查并正確共地，也不行。由上面排除程序沒有問題，串口線沒有問題。 單片機也是用MAX232芯片，控制板也是。大家的針腳經過串口線，我用萬能表測，也是對應相通的。
晚上晚自修回來，根據白天詢問的信息，所有可能性都再試一下。突然，又是一個偶然的時候，我把RXD和TXD反接，接到控制板TTL電平口，共地，然后讓單片機循環發送數據，居然機器手臂動了！！！這一刻我既被嚇死又被手臂突然打了一下，最后激動死了！
由這個結果，我猜想，是不是把串口線的2、3口交叉，也就是用一條交叉串口線，就可以用單片機的串口連接到控制板的串口呢？但現在沒法試驗，況且現在用的杜邦線比串口線方便得多，簡便，也可以正常控制。
獻上試驗性程序錄像，影片最后，機器手臂做揮手的手勢（速度在程序上調慢了，不是舵機性能問題。），( ^_^ )/~~拜拜，我也拜拜，去睡覺了。
2011年6月11日22時機器手程序代碼編寫完成，現在可以通過紅外遙控器控制它了。 這是目前程序代碼情況：
創建目標 'Target 1'
編譯 Motor.c ...
編譯 delay.c ...
編譯 main.c ...
編譯 IR.c ...
IR.c(338): 警告 C323: newline expected, extra characters found //這行代碼我用了#undef語句來撤銷#define定義的一個宏，調試時用的。所以提示這是一個不安全的代碼。
編譯 1602.c ...
編譯 UART.c ...
編譯 hand.c ...
連接 ...
Program Size: data=82.6 xdata=0 code=2987
創建 HEX 文件 ".\obj\YYQcar" ...
".\obj\YYQcar" - 0 個錯誤, 1 個警告。
代碼量也差不多3K了...... 2周后又要考試了，呼呼(～ o ～)~zZ，似乎做了半個學期了呢。 現在這個階段，機器小車已經完成了。 暑假可能會考慮增加攝像頭，進行圖像識別。這意味著不再使用51單片機了，進入到下一個單片機學習，用DSP來處理圖像或者用ARM做嵌入式操作系統。
2011年7月2日拍攝了抓取實物的錄像，暫無攝像頭自行定位
2011年7月17日，小車可以播放音樂了。只能播放音樂的旋律。我讓它可以播放《星之所在》的旋律。
2011年7月23日18:13:21 音樂功能完善。可以選曲，我寫有《星之所在》、《世上只有媽媽好》、《蘭花草》、《小星星》四首歌曲在程序里。 但有一個缺陷：由于播放音樂的需要，加上只有一個單片機，單片機內部資源緊缺。沒有條件在播放音樂的同時處理紅外遙控信號，因此只有在播放音樂完成之后方可進行紅外遙控，在播放音樂期間，遙控器任意鍵無效，若停止播放音樂，需復位單片機。 7月17日那時是直接由單片機I/O口驅動，因能量守恒定律，電流很小，導致喇叭聲音過小。因此，這次加入了ULN2003芯片，有更大的電流驅動0.25W喇叭。 找不到合適的可調電阻來調節電流大小，因此暫不能調節音量，不過我相信還比較大聲的了。
下面是最新外形圖。機器手暫時沒有裝上，程序代碼沒有刪除機器手部分。 車子的功能：移動、機器手、播放音樂，三大功能是由一個菜單連接起來的，四個支柱可以很方便裝卸機器手。
在寫播放音樂代碼時，想到一個移動方面的思路：設立一個“世界規則”的處理器。可能這個名字難理解，具體是這樣的：這個世界規則處理器是主動啟動的（從程序員最終完成機器人調試后，發布命令啟動，然后自動銷毀該命令，相同、類似的調試命令均無效），即使沒有電源供給，也會由備用電池運行著。且當主電源供給時，由專門一個定時器頻繁檢查它是否在運行（間隔不到1秒），它循環檢查車子的各種狀態是否遵循著現實世界中的規則。 例如如果前面有墻，操控者命令車子向墻行進。計算車子以目前的速度是否可能會撞上墻，如果還有2秒就撞上了，那么違反世界規則，“世界規則”就立即下令停止前進，直到轉彎，否則遙控鍵 前進 永遠失效。這是保護車子（機器人）本身的規則。
；又例如：（以后有攝像頭的時候），有人在操控車子（機器人），旁邊有一個觀看者，操控者用機器手抓起一把小刀，然后，命令機器手小刀朝觀看者方向移動，由于世界規則是頻繁的，當攝像頭識別機器手中的是危險物品，又識別前方是人，而且操控下達的命令是“攻擊人”，那么違反世界規則中的規則，車子（機器人）會立即無視遙控的命令，違反操控者的要求，停下當前的動作。這是保護他人的規則。
這種思路，我會應用在以后的機器人開發中。 并且，這種思路的最終目標是：“世界規則”是可以自我更新的或者不需要PC電腦進行編程，像父母教育小孩那樣，通過語言來人為設定規則。當規則生成成功時，該規則永遠生效，不可刪除，機器人在運行過程中會永遠遵循該規則。 這已經涉及到了人工智能領域，在我看來這的確是保護人類本身和機器人本身的重要設計思路。
當然，我會遵循那“機器人三大定律”來設定基本規則，等到正式運行時，這些基本規則限制著新生成的規則。形成基本規則和新規則之間相互制約的關系。
如：基本規則中有一條：不可供給人類。但在成品后運行中，有人給他建立一條新規則：拿起刀后必須朝人類前進，直至撞上人類。那么這條新規則違反基本規則，生成失敗。
| 
[復制鏈接]
正在播放音樂。
本作品源代碼：
