自制爬楼小车diy全过程.docx
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自制爬楼小车diy全过程
自制爬楼小车diy全过程
近日心血来潮用Makeblock的零件搭了个自动爬楼梯的小车
下面给大家介绍一下如何搭建这个案例。
由于是自动爬行，那么自然有各种传感器。
什么巡线（当接触开关用），超声波，限位开关，陀螺仪~~
首先先简单介绍一下实现原理
额。
。
理想状态下一共有8个阶段，其中1号轮子和4号轮子都是带电机的主动轮，其他都是从动轮，而且升降装置装在2号和4号轮子上
阶段1
前进
阶段2
超声波检测到前方有障碍（这里指的是楼梯）
车体上升，1号和2号升降装置把1号和3号轮子升起来直到超声波传感器检测不到楼梯
阶段3
1号和4号轮子推动小车前进
阶段4
2号轮子的巡线传感器检测碰到楼梯了，1号升降装置把2号轮子收回去
阶段5
1号和4号轮子推动小车前进
阶段6
4号轮子上的限位开关检测到4号轮子已经碰到楼梯，主动轮停止转动，2号升降装置把4号轮子收回去
阶段7
1号轮子推动小车前进也就是阶段1
阶段8
也就是阶段2，小车继续前进直到超声波检测到楼梯然后开始循环
额。
。
攀爬原理差不多就是这样了，接下来给大家介绍一下搭建方法以及调试过程中碰到的一些问题
这个案例在机械结构方面的一个特色就是这个升降的装置，既要可靠，又要比较迅速地升降。
所以我选择了齿条齿轮的配合方式，并且使用单孔梁作为滑轨，用3*3的同步带固定片配合双孔梁做了个简易滑块。
下面是搭建使用的材料和方法。
升降装置1
双孔梁032*4
双孔梁160*2
M4*22螺丝*8
M4螺母*8
然后使用下面的材料把上面搭好的结构连接起来
3*3同步带固定片*4
M4*8螺丝*16
额。
。
这样滑块就搭好了
拿两根0808*312的单孔梁刚好能穿过滑块
接下来我们来搭齿条
由于我们这个自动爬楼梯小车比较智能，能够适应不同高度的楼梯，所以我们的滑轨和齿条都要准备的长一点，既然滑轨都有312mm那么长了，齿条肯定不能短
所以我使用了4段齿条拼接起来，至于为什么上面的材料图片中有一根312的单孔梁呢，这是有原因的。
光靠齿条拼接的话在升降过程中齿条与齿条之间的连接处会弯，这一弯齿轮和齿条的啮合就出问题了，哒哒哒滑齿了。
至于为什么我会发现这个问题呢，这个就不解释了，说多了都是泪。
所以我们要把齿条固定在这根单孔梁上。
如下
接下来把导轨和齿条固定在一起
材料如下
144双孔梁*1
M4*22螺丝*3
M4螺母*2
176双孔梁*2
M4*22螺丝*6
M4螺母*6
装上2号轮子（从动轮）
使用以下材料
轮胎*2
90T同步带轮*2
螺丝轴*2
法兰轴承*4
M4螺母*2
M3*5无头螺丝*2
4*2塑料垫片*4
把轮子固定在双控梁的端面
2号轮子和1号升降装置搭建完毕
接下来搭建4号轮子和2号升降装置
2号升降装置结构和1号一样
所需材料也一样
只不过把032双孔梁固定在下图的位置
导轨和齿条的搭建与1号升降装置一样
上端的连接使用080双孔梁替代144双孔梁
128双孔梁*1
M4*22螺丝*6
M4螺母*6
装上L形支架，用
M4*14螺丝*2
M4螺母*2
固定在梁上
完成2号升降装置的搭建后就可以开始搭建4号轮子（主动轮）
所需材料如下
25mm电机*1
90T同步带轮
25mm电机支架
传动固定盘
M3*5螺丝
M4*14螺丝
套上轮胎，用
M4*14螺丝*2
螺母*2
固定在L形支架上
完成1、2号升降装置和2、4号轮子搭建，整车结构就完成一半了
接下来开始搭建主车架、1号和3号轮子
首先，把1号轮子（主动轮）搭建好
轮胎*2
90T同步带轮*2
传动固定盘*2
M4*14螺丝*8
M4螺母*4
M3*5螺丝*4
M3*5无头螺丝*2
25mm电机*2
25mm电机支架*2
064双孔梁*2
搭建前防撞杠
160双孔梁*1
L形支架*2
M4*14螺丝*4
M4螺母*4
搭建主车架
192双孔梁*2
防撞杠*1
前轮*2
M4*30螺丝*6
M4螺母*6
搭建3号轮子（从动轮）
轮胎*2
90T同步带轮*2
088单孔梁*2
法兰轴承*4
螺纹轴*2
4*2塑料垫片*4
螺母*2
M3*5无头螺丝*2
使用
M4*22螺丝*4
M4螺母*4
把3号轮子固定在车架上
装上2号升降装置
使用M4*14螺丝*8
装上1号升降装置
使用M4*14螺丝*6
由于楼梯宽度有限，轮子又比较大所以只能把轮子错开安装，为了节约搭建时间和材料，4号轮组之用了一个电机和一个轮子
再安装升级装置的电机
37电机（装好电机支架）*2
18T齿轮*2
M3*5无头螺丝*2
M4*8螺丝*4
调整好齿轮和齿条的距离分别固定在1号、2号升降装置双孔梁的螺纹槽上
完成机械搭建
接下来开始安装传感器
限位开关*1
装在2号升降装置侧面
限位开关*2
分别装在1号2号升降装置的梁上。
（作用：
限制抬升高度）
安装电机驱动
安装巡线传感器
M4*22螺丝
4*10塑料圆柱
4*2塑料垫片*4
巡线传感器*1
安装陀螺仪
安装超声波传感器
由于超声波模块没办法检测0-30mm的距离，所以放里面去了让防撞杆去撞楼梯，小车撞上障碍后刚好是30mm多点，顺利检测到（这都是调试后才发现的~_~！
！
）
安装主控板
安装适配器（限位开关用）
额。
。
基本上传感器安装好了，现在介绍一下各个整车结构和传感器
整车从左到右可以按轮子分成4个部分，其中1号轮子和4号轮子是主动轮（驱动轮），2号和3号轮子是从动轮
其中1号和2号升降装置控制2号和4号轮子的位置
这里加装陀螺仪是因为我们升降装置用的是直流电机，没办法保证车体平衡，所以加入陀螺仪调整电机抬升速度
整车图
接线图
代码如下：
#include“MeOrion.h”
#include
MeGyrogyro;
MeDCMotorlifer1（PORT_1）;//升降1
MeDCMotorlifer2（PORT_2）;//升降2
MeDCMotorrw（M2）;//1号驱动轮
MeDCMotorfw（M1）;//4号驱动轮
MeLineFollowerlineFinder1（PORT_7）;//巡线
MeLimitSwitchupWard1（PORT_3，SLOT2）;//1号升降限位开关
MeLimitSwitchforWard2（PORT_4，SLOT1）;//4号轮子限位开关
MeLimitSwitchupWard2（PORT_4，SLOT2）;//2号升降限位开关
MeUltrasonicSensorultraSensor（PORT_8）;//1号轮子超声波
voidsetup（）//初始化，前后升降装置回收
{
Serial.begin（9600）;
gyro.begin（）;
lifer1.run（-250）;
while（！
upWard1.touched（））;
lifer1.stop（）;
lifer2.run（-250）;
while（！
upWard2.touched（））;
lifer2.stop（）;
}
voidStep2（）
{
floatp=15;
floati=0.01;
floatangle=0;
floattargetAngle=0;
floatintegration=0;
floaterr=0;
while（NotStop（））
{
gyro.update（）;
floatangle=gyro.getAngleX（）;
err=angle-targetAngle;
integration+=err;
intspeed1=200;
intspeed2=200;
speed2=speed1+err*p;//+integration*i;
lifer1.run（speed1）;
lifer2.run（speed2）;
//delay（10）;
}
lifer1.stop（）;
lifer2.stop（）;
}
intstartTiming=0;
unsignedlongstartTime=0;
intNotStop（）
{
int16_tdistance;
distance=ultraSensor.distanceCm（）;
delay（10）;
if（0==startTiming）
{
if（（distance《10）">{
return1;
}
else
{
startTiming=1;
startTime=millis（）;
return1;
}
}
else
{
unsignedlongcurrentTime=millis（）;
if（currentTime-startTime《2500）//超声波检测不到楼梯后延时2.5秒
{
return1;
}
else
{
return0;
}
}
}
voidloop（）
{
startTiming=0;
startTime=0;
//阶段1小车前进
fw.run（60）;
rw.run（60）;//1号4号轮子推动小车前进
int16_tdistance;
do
{
distance=ultraSensor.distanceCm（）;
delay（10）;
}
//阶段2碰到楼梯主动轮停止整体车架上升
while（！
（（distance《4）//如果碰到楼梯
fw.stop（）;
rw.stop（）;
Step2（）;
//阶段31号4号轮子推动小车前进
fw.run（60）;
rw.run（60）;
//阶段42号轮子巡线传感器检测到楼梯主动轮停止升降装置1把2号轮子收回去
while（！
（lineFinder1.readSensors（）！
=S1_IN_S2_IN））;
lifer1.run（-250）;
fw.stop（）;
rw.stop（）;
while（！
upWard1.touched（））;//1号升降限位开关检测升降结束
lifer1.stop（）;
Adjust（）;
//阶段51号4号轮子推动小车前进
fw.run（60）;
rw.run（60）;
//阶段64号轮子限位开关检测到4号轮子碰到楼梯主动轮停止2号升降装置回收4号轮子
while（！
forWard2.touched（））;
lifer2.run（-250）;
fw.stop（）;
rw.stop（）;
while（！
upWard2.touched（））;//1号升降限位开关检测升降结束
lifer2.stop（）;
//阶段7循环阶段1
//阶段8循环阶段2
}
voidAdjust（）//陀螺仪控制1、2号升降电机控制平衡
{
intp=40;
//floati=0.05;
floatangle=0;
floattargetAngle=4;
//floatintegration=0;
//floaterr=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（）;
}
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