基于Arduino控制的移動平臺設計

張展瑋，唐細永，葉展鵬，申耀武

（廣州南洋理工職業學院，廣東 廣州 510925）

基于Arduino控制的移動平臺設計

張展瑋，唐細永，葉展鵬，申耀武＊

（廣州南洋理工職業學院，廣東 廣州 510925）

文章設計開發了一款利用Arduino控制的移動平臺，可以根據所偵測到的周圍的環境情況完成尋跡、避障、藍牙操控、重力感應、定點攝像等功能，具有一定的實用和參考價值。實驗結果證明，該方案設計有效。

移動平臺；Arduino；智能

機器人的研發、制造和應用是衡量一個國家科技創新和高端制造業水平的重要標志，代表著未來智能裝備的發展方向。隨著現代社會的發展，在各行各業中機器人技術得到了廣泛的運用，機器人作為執行機構，具有控制方便，執行動作靈活，可以實現復雜的空間軌跡控制。

1 移動平臺的構成

移動平臺主要由4部分組成：大腦（微控制器Arduino）、眼睛（避障傳感器、尋跡傳感器）、腳（直流電機驅動平臺移動）、能源（移動電源）、遠程遙控（藍牙模塊）。移動平臺布置圖如圖1所示。

圖1 移動平臺布置

2 硬件設計

2.1 移動平臺具備的功能

移動平臺是一種能夠代替人類在復雜環境中工作、復雜勞動的自動化機器人，是集機械學、電子、計算機等多學科知識于一體的高科技綜合體。具備藍牙操控、重力感應、定點攝像、尋跡和避障等功能。

（1）藍牙操控、重力感應：通過藍牙模塊與手機藍牙進行連接，當手機給一個指定信號時，通過藍牙傳輸信號給核心處理器進行運算，將此信號傳輸給繼電器驅動直流電機動作，從而實現藍牙與重力控制功能。藍牙模塊如圖2所示。

圖2 藍牙模塊

（2）定點攝像：在一定的位置設定一個點，利用光敏傳感器判別該點的位置，然后將信號傳給中央處理器實現拍攝功能，利用WiFi即可將照片傳給電腦或手機。

（3）尋跡：由尋跡傳感器辨別指定黑色軌道發出特定的紅外光波，當傳感器接收到信號時，將反饋信號給核心處理器進行運算，從而驅動直流電機動作。尋跡傳感器如圖3所示。

圖3 尋跡傳感器

（4）避障：由避障傳感器向外界漫射信號，當有信號反饋時，通過核心處理器進行運算，使直流電機停止運轉。避障傳感器如圖4所示。

圖4 避障傳感器

2.2 Arduino UNO板

Arduino UNO是最新版本，作為智能移動平臺的處理器。ATmega328是UNO的處理器核心，同時具有14路數字I/O口（其中6個口可作為PWM輸出），模擬輸入有6路，一個16 MHz晶體振蕩器，一個電源插座，一個串行口，一個復位按鈕和一個ICSP header。Ardunio UNO板外形如圖5所示。

圖5 Ardunio UNO板

3 程序設計

3.1 程序控制邏輯

3.1.1 尋跡邏輯

尋跡傳感器發出紅外光波當紅外光波與黑色物體時無光波反射。其行駛原理是：由尋跡傳感器將檢測到黑線的信號傳送給核心處理器，然后通過核心處理器的控制算法對信號進行計算處理，將此信號傳輸給繼電器驅動直流電機，最后實現對智能車運動軌跡進行實時控制。

3.1.2 避障邏輯

壁障傳感器向外發射紅外光波，光波角度30°當有物體進入該范圍時電機停轉。尋跡避障邏輯如圖6所示。

3.1.3 藍牙控制邏輯

裝載在移動平臺上的藍牙模塊將作為與手機信號接收用途把得到的型號反饋給中央處理器處理。藍牙控制邏輯圖如圖7所示。

3.2 程序控制

Arduino是一個基于開放原始碼的軟硬件平臺，構建于開放原始碼simple I/O界面版，并且具有使用類似Java，C語言的Processing/Wiring開發環境。包含兩個主要的部分：硬件部分是可以用來做電路連接的Arduino電路板；另外一個是計算機中的程序開發環境Arduino IDE。

另外，通過各種功能不同的傳感器來感知環境，通過控制LED燈、直流馬達和其他的裝置來反饋。移動平臺可以通過Arduino的編程語言來編寫程序，編譯成二進制文件，燒錄進Arduino板。本設計的編程是利用Arduino編程語言和Arduino開發環境來實現的。

4 結語

基于Arduino開發的智能移動平臺，控制系統可靠，可以根據偵測到的周圍物體的情況實現前進、后退及左轉、右轉定點攝像等動作，具有一定的實用和參考價值。實驗結果證明，該方案設計有效。

圖6 尋跡避障邏輯

圖7 藍牙控制邏輯

[1]蔡睿妍.Arduino的原理及應用[J].電子設計工程，2012（16）：155-157.

[2]付久強.基于Arduino平臺的智能硬件設計研究[J].包裝工程，2015（10）：76-79.

[3]崔才豪，張玉華，楊樹財.利用Arduino控制板的光引導運動小車設計[J].自動化儀表，2011（9）：5-11.

[4]卞云松.基于Arduino單片機的避障小車機器人[J].自動化技術與應用，2014（1）：16-19.

[5]紀欣然.基于Arduino開發環境的智能尋光小車設計[J].現代電子技術，2012（15）：161-163.

[6]楊繼志，郭敬.Arduino的互動產品平臺創新設計[J].單片機與嵌入式系統應用，2012（4）：39-41.

Design of mobile platform based on Arduino control

Zhang Zhanwei, Tang Xiyong, Ye Zhanpeng, Shen Yaowu*

（Guangzhou Nanyang Polytechnic, Guangzhou 510925, China）

This paper designs and develops a mobile platform controlled by Arduino, which can realize tracing, obstacle avoidance, Bluetooth control, gravity sensor, fixed camera and other functions according to the detected environment, it has certain practical and reference value. The experimental results prove that the design is effective.

mobile platform; Arduino; intelligent

2016年廣州南洋產業研究院基金項目；項目編號：nycy2016jj013。

張展瑋（1995— ），男，廣東河源。

＊通訊作者：申耀武（1979— ），男，山西晉中，碩士，講師；研究方向：機電一體化技術教學。