机器人制作开源方案 | 行星探测车概述

机器谱 · 发表于 2023-10-17 18:50:07

本帖最后由机器谱于 2023-10-17 19:01 编辑

1. 功能描述
   行星探测车（Planetary Rover）是一种用于进行科学探索和勘测任务的无人车辆，它们被设计成能够适应各种复杂的地形条件和极端环境，以便收集数据、拍摄照片、采集样本等。行星探测车通常包含以下主要组件和功能：
   ① 底盘和轮子系统：底盘提供了行星探测车的支撑结构，轮子系统使其能够移动。轮子通常采用特殊设计，以适应不同地质条件和障碍物，并提供良好的牵引力和稳定性。
   ② 动力系统：行星探测车通常由电池或太阳能电池板供电，这些能源会驱动电动机，使车辆能够移动和执行其它任务。
   ③ 导航与控制系统：导航和控制系统帮助行星探测车感知周围的环境并自主导航，它们通常包括惯性测量单元（IMU）、陀螺仪、加速度、摄像头、激光雷达、GPS等传感器。
   ④ 通信系统：行星探测车需要进行通信以接收指令和发送数据，通常会使用无线电通信设备实现远距离通信。
本文示例将实现R261样机行星探测车在行进过程中避障，并且当光强传感器触发时实现太阳翼展开的功能。

2. 电子硬件
在这个示例中，我们采用了以下硬件，请大家参考：

主控板	Basra主控板（兼容Arduino Uno）‍
扩展板	Bigfish2.1扩展板‍
传感器	光强传感器‍
传感器	近红外传感器
电池	7.4V锂电池

电路连接图如下所示：

3. 功能实现
编程环境：Arduino 1.8.19
下面提供一个实现行星探测车在行进过程中避障，并且当光强传感器触发时实现太阳翼展开功能的参考程序（sketch_sep12a.ino）：

/*------------------------------------------------------------------------------------
Distributed under MIT license.See file LICENSE for detail or copy at
https://opensource.org/licenses/MIT
by 机器谱 2023-09-21 https://www.robotway.com/
------------------------------*/
#include <Servo.h>
Servo leftSolarPanel; // 左太阳翼舵机
Servo rightSolarPanel; // 右太阳翼舵机
Servo mast; // 桅杆舵机
int irSensorPin = A0; // 红外传感器的引脚（根据实际连接修改）
int lightSensorPin =A5; // 光强传感器的引脚（根据实际连接修改）
bool irSensorTriggered = false; // 用于跟踪红外传感器触发状态
void setup() {
pinMode(irSensorPin, INPUT);
pinMode(lightSensorPin, INPUT);
leftSolarPanel.attach(4); // 左太阳翼舵机连接到数字引脚 4
rightSolarPanel.attach(3); // 右太阳翼舵机连接到数字引脚 3
mast.attach(7); // 桅杆舵机连接到数字引脚 7
}
void loop() {
// 读取红外传感器状态
int irSensorValue = digitalRead(irSensorPin);
// 如果红外传感器触发，小车后退并左转
if (irSensorValue == HIGH && !irSensorTriggered) {
irSensorTriggered = true;
moveBackward();
leftTurn();
} else if (irSensorValue == HIGH && irSensorTriggered) {
irSensorTriggered = false;
moveForward();
rightTurn();
} else {
// 如果未触发红外传感器，停止小车运动
stopCar();
}
// 读取光强传感器状态
int lightSensorValue = analogRead(lightSensorPin);
// 如果光强传感器触发，执行太阳翼和桅杆展开和闭合操作
if (lightSensorValue > 500) {
expandSolarPanelsAndMast();
} else {
stopSolarPanelsAndMast();
}
}
// 后退
void moveBackward() {
digitalWrite( 5 , HIGH ); //右轮后退
digitalWrite( 6 , LOW );
digitalWrite( 9 , HIGH ); //左轮后退
digitalWrite( 10 , LOW);
}
// 左转
void leftTurn() {
digitalWrite( 5 , HIGH );
digitalWrite( 6 , LOW );
digitalWrite( 9 , LOW );
digitalWrite( 10 , LOW );
}
// 前进
void moveForward() {
digitalWrite( 5 , LOW ); //右轮前进
digitalWrite( 6 , HIGH );
digitalWrite( 9 , LOW ); //左轮前进
digitalWrite( 10 , HIGH );
}
// 右转
void rightTurn() {
digitalWrite( 5 , LOW );
digitalWrite( 6 , LOW );
digitalWrite( 9 , HIGH );
digitalWrite( 10 , LOW );
}
// 停止
void stopCar() {
analogWrite(5 , 0);
analogWrite(6 , 0);
analogWrite(9 , 0);
analogWrite(10 , 0);
}
// 太阳翼和桅杆展开操作
void expandSolarPanelsAndMast() {
// 左太阳翼展开至180°
setServoAngle(leftSolarPanel, 180);
delay(500); // 暂停0.5秒
// 右太阳翼展开至180°
setServoAngle(rightSolarPanel, 180);
delay(500); // 暂停0.5秒
// 桅杆展开至90°
setServoAngle(mast, 90);
delay(500); // 暂停0.5秒
}
// 太阳翼和桅杆关闭操作
void stopSolarPanelsAndMast() {
// 桅杆闭合至0°
setServoAngle(mast, 0);
// 左太阳翼闭合至0°
setServoAngle(leftSolarPanel, 0);
// 右太阳翼闭合至0°
setServoAngle(rightSolarPanel, 0);
}
// 函数用于设置舵机角度，并控制舵机旋转速度
void setServoAngle(Servo servo, int targetAngle) {
int currentAngle = servo.read();
int step = 1; // 步进值，可根据需要调整
int delayTime = 20; // 延迟时间，可根据需要调整
if (targetAngle > currentAngle) {
for (int angle = currentAngle; angle <= targetAngle; angle += step) {
servo.write(angle);
delay(delayTime);
}
} else if (targetAngle < currentAngle) {
for (int angle = currentAngle; angle >= targetAngle; angle -= step) {
servo.write(angle);
delay(delayTime);
}
}
}

复制代码

4. 扩展样机
本样机的底盘方案是【R255】号机构，如下图所示：

关于行星探测车的更多扩展案例可参考【R255】月球车底盘【https://www.robotway.com/h-col-120.html】 。

5. 资料清单
资料内容：
①程序源代码
②样机3D文件
资料下载地址：行星探测车-概述 https://www.robotway.com/h-col-275.html

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