機器人制作開源方案 | 蓮花燈

原創機器譜 2023-11-21 14:31

“傻瓜式”高密度電源設計 KDES 2026上海峰會：定義下一代工程仿真

1. 功能描述

   蓮花燈是一款基于蓮花形象設計的機器人，本文示例將用兩種模式來實現蓮花燈的亮滅功能。
   自主模式：用 光強傳感器 控制蓮花燈的燈葉開合。暗光情況下燈葉打開，燈亮；強光情況下燈葉閉合，燈滅。
   遙控模式：采用 藍牙串口模塊 控制燈葉開合。燈葉打開，燈亮；燈葉閉合，燈滅。

2. 結構說明

蓮花燈采用“探索者”結構件搭建、輔以外觀設計而成，由曲柄搖桿機構和平行四連桿機構構成一個二級升降機構，通過杠桿來控制蓮花燈的開合。

蓮花燈的燈葉開合主要是由膨脹機構來控制的，膨脹輪是整個結構的核心部分，這種結構的優點是可實現收縮和膨脹，從而來控制燈葉的開合。

膨脹輪

3. 電子硬件

在這個示例中，我們采用了以下硬件，請大家參考：

主控板	Basra主控板（兼容Arduino Uno）?
擴展板	Bigfish2.1擴展板?
傳感器	光強傳感器
通信	藍牙串口模塊
電池	7.4V鋰電池

電路連接：
   ① 燈帶：連在Bigfish擴展板的D9、D10接口上
   ② 舵機：連在Bigfish擴展板的D4端口上
   ③ 藍牙串口模塊：安裝在Bigfish擴展塢上
   ④ 光強傳感器：連在Bigfish擴展板的A0端口上

4. 功能實現

4.1 自主模式
編程環境：Arduino 1.8.19

下面提供一個實現暗光情況下燈葉打開，燈亮；強光情況下燈葉閉合，燈滅的參考程序（light.ino）：

/*------------------------------------------------------------------------------------

  版權說明：Copyright 2023 Robottime(Beijing) Technology Co., Ltd. All Rights Reserved.

           Distributed under MIT license.See file LICENSE for detail or copy at

           https://opensource.org/licenses/MIT

           by 機器譜 2023-10-25 https://www.robotway.com/

  ------------------------------*/

/*

* Light測試例程

* 2018/04/17

* ————————————

* 接線：

*    燈帶：9、10

*    舵機：4

*    藍牙：Bigfish擴展塢

*    光強：A0

* ————————————

* 功能：

*    控制模式：藍牙控制燈葉開合

*    自主模式：光強傳感器控制燈葉開合

*   

*    燈葉打開，燈亮；燈葉閉合，燈滅

*/

#include <ServoTimer2.h>

#include "light.h"

ServoTimer2 myServo;

int servo_port = 4;       //定義舵機引腳

int sensor_port = A0;     //定義光強傳感器引腳

int servo_value = 1550;   //定義舵機初始值 PWM

/*

int open_angle = 1150;    //燈葉打開時舵機的值

int close_angle = 1550;   //燈葉閉合時舵機的值

*/

void setup() {

  Serial.begin(9600);

  PortInit();

  myServo.write(servo_value);

  delay(1000);

}

void loop() {

  /*Bluetooth Mode*/   

  if(SerialRead() == '1'){

    Serial.println("Bluetooth Mode");

    while(true){

      switch(SerialRead()){

        case '2':

          Serial.println("OPEN");

          ServoGo(1150);   //OPEN

        break;

        case '3':

          Serial.println("CLOSE");

          ServoGo(1550);   //CLOSE

        break;

        default:break;

      }

     

      if(SerialRead() == '4') {

        Serial.println("Auto Mode");

        break;

      }

    }

  }

 

  /* Auto Mode*/

  AutoMode();  

}

/*端口初始化*/

void PortInit(){

  pinMode(sensor_port, INPUT);

  pinMode(servo_port, OUTPUT);

  pinMode(9, OUTPUT);

  pinMode(10, OUTPUT);

  digitalWrite(9, LOW);

  digitalWrite(10, LOW);

  myServo.attach(servo_port);

}

/*串口控制*/

char SerialRead(){

  char c;

  while(Serial.available()) {

    c = Serial.read();  

  }

  return c;

}

/*自主模式*/

void AutoMode(){

  if(digitalRead(sensor_port)){   //亮光下，光強返回值1，燈葉閉合，燈光關閉

    ServoGo(1550);

  }

  if(!digitalRead(sensor_port)){   //黑暗中，光強返回0，燈葉打開，燈光開啟

    ServoGo(1150);

  }

}

/*舵機控制*/

void ServoGo(int where){   //舵機控制函數，參數：目標角度

  int delta = where - servo_value;    //delta < 0: OPEN ; delta > 0: CLOSE

  if(delta == 0) return;

  float light_value = delta < 0 ? 0 : 255;   

  int diff = delta < 0 ? -1 : 1;

 

  for(int i=0;i<abs(delta);i++){

    servo_value += diff;

    if(delta < 0){

      light_value += 0.65;   //0.65 (255 / delta);

      if(light_value > 255) light_value = 255;

    }else if(delta > 0){

      light_value -= 0.65;

      if(light_value < 0) light_value = 0;

    }

   

    LightState(&light_value);  

    myServo.write(servo_value);

    delay(10);  

  }

}

/*燈光控制*/

void LightState(float * value){

  analogWrite(9, *value);

  analogWrite(10, 0);

}

4.2遙控模式
APP設置：將文末資料中的“BLE_SPP_PRO.apk”安裝到手機中。
① 搜索藍牙