指尖上的机器人

林委锋

“老师，今天我们要学习什么呢？”“同学们，机器人的外形多种多样，有的大，有的小，它们各有各的用途。你们看老师手上的这个机器人（如下图），它有什么特别之处？对了，和以前做的机器人相比，它外形变小了！是不是很可爱？你们喜欢这样的机器人吗？那我们就来做一个这种指尖上的机器人吧！”

图1是这种机器人的结构组成，主要用到的元件和材料有：（1）Arduino Nano控制板，（2）电机驱动板L9110S，（3）减速电机N20和D轮，（4）6厘米线槽。

Arduino Nano是Arduino系列控制板的微型版本，它没有电源插座，程序的下载接口是Mini-B型USB接口。Arduino Nano尺寸非常小，而且可以直接插在面包板上使用。

为了缩小机器人的外形，电机不再使用本栏目以前介绍的TT电机，而是改用一种比较小的N20减速电机和配套的D轮。电机驱动板选用L9110S，其工作电压为2.5～12V，有两个通道输出，每个通道最大工作电流0.8A。其控制端有6个引脚，分为三组：（1）电源供电端VCC、GND，由于电机的工作电流比较大，控制板5V端的输出电流可能会不够，可将VCC端接9V电池，独立供电；（2）电机A控制端引脚1A、1B；（3）电机B控制端引脚2A、2B。当控制端A、B为高、低电平时，控制电机的正、反转，当A、B同为低电平或高电平时，电机停止。与L298N不同的是，L9110S没有单独的调速端，所以在实际电路连接中，把控制端分别接到Arduino控制板的PWM引脚（3、5、6、9），把原来的高电平输出改为PWM输出，来实现调速。为了方便各模块与Arduino Nano控制板的导线连接，将控制板装在一小面包板上，用9V电池供电。电池通过导线连接到Nano板的VIN和GND端口上，如图2所示，再从5V和GND端引出5V电源给其他模块供电。其他引脚的使用分配及导线连接可参看图1，也可参考本栏目往期的介绍自行设计。

这种指尖机器人所用的线槽宽度为6cm，长度约15cm。制作中先考虑电机和轮子的安装位置，确定好后钻孔、安装，然后再安装各个功能模块，如图3中的超声波传感器（HC-SR04）、寻迹模块（红外反射传感器H6B3）和液晶显示屏（I2C LCD1602）。也可以根据自已的兴趣，安装其他模块。

接下来编写程序。首先编写一个测试程序，让机器人前进、转弯，看机器人是否可以正常工作。然后根据机器人安装的功能模块，编写一个机器人走黑线程序。走黑线程序是一个重复循环的模块，还可以增加一个避障的功能模块，如图4所示，把循环改为条件循环，增加一个超声波距离判断指令，当障碍物的距离小于10cm的时候，机器人停止或拐弯，完成避障的功能。

如果你希望機器人再炫酷一些，那就把“跟老林学做机器人（十）”介绍的蓝牙模块添加上去，再修改程序和手机控制端程序，你就可以用手机来控制它了。