近日心血來潮用Makeblock的零件搭了個自動爬樓梯的小車

下面給大家介紹一下如何搭建這個案例。由于是自動爬行，那么自然有各種傳感器。什么巡線（當接觸開關用），超聲波，限位開關，陀螺儀~~

首先先簡單介紹一下實現原理

額。。理想狀態下一共有8個階段，其中1號輪子和4號輪子都是帶電機的主動輪，其他都是從動輪，而且升降裝置裝在2號和4號輪子上

階段1

前進

階段2

超聲波檢測到前方有障礙（這里指的是樓梯）

車體上升，1號和2號升降裝置把1號和3號輪子升起來直到超聲波傳感器檢測不到樓梯

階段3

1號和4號輪子推動小車前進

階段4

2號輪子的巡線傳感器檢測碰到樓梯了，1號升降裝置把2號輪子收回去

階段5

1號和4號輪子推動小車前進

階段6

4號輪子上的限位開關檢測到4號輪子已經碰到樓梯，主動輪停止轉動，2號升降裝置把4號輪子收回去

階段7

1號輪子推動小車前進 也就是階段1

階段8

也就是階段2，小車繼續前進直到超聲波檢測到樓梯然后開始循環

額。。攀爬原理差不多就是這樣了，接下來給大家介紹一下搭建方法以及調試過程中碰到的一些問題

這個案例在機械結構方面的一個特色就是這個升降的裝置，既要可靠，又要比較迅速地升降。所以我選擇了齒條齒輪的配合方式，并且使用單孔梁作為滑軌，用3*3的同步帶固定片配合雙孔梁做了個簡易滑塊。

下面是搭建使用的材料和方法。

升降裝置1

雙孔梁032*4

雙孔梁160*2

M4*22螺絲*8

M4螺母*8

然后使用下面的材料把上面搭好的結構連接起來

3*3同步帶固定片*4

M4*8螺絲*16

額。。這樣滑塊就搭好了

拿兩根0808*312的單孔梁剛好能穿過滑塊

接下來我們來搭齒條

由于我們這個自動爬樓梯小車比較智能，能夠適應不同高度的樓梯，所以我們的滑軌和齒條都要準備的長一點，既然滑軌都有312mm那么長了，齒條肯定不能短

所以我使用了4段齒條拼接起來，至于為什么上面的材料圖片中有一根312的單孔梁呢，這是有原因的。光靠齒條拼接的話在升降過程中齒條與齒條之間的連接處會彎，這一彎齒輪和齒條的嚙合就出問題了，噠噠噠滑齒了。至于為什么我會發現這個問題呢，這個就不解釋了，說多了都是淚。所以我們要把齒條固定在這根單孔梁上。如下

接下來把導軌和齒條固定在一起

材料如下

144雙孔梁*1

M4*22螺絲*3

M4螺母*2

176雙孔梁*2

M4*22螺絲*6

M4螺母*6

裝上2號輪子（從動輪）

使用以下材料

輪胎*2

90T同步帶輪*2

螺絲軸*2

法蘭軸承*4

M4螺母*2

M3*5無頭螺絲*2

4*2塑料墊片*4

把輪子固定在雙控梁的端面

2號輪子和1號升降裝置搭建完畢

接下來搭建4號輪子和2號升降裝置

2號升降裝置結構和1號一樣

所需材料也一樣

只不過把032雙孔梁固定在下圖的位置

導軌和齒條的搭建與1號升降裝置一樣

上端的連接使用080雙孔梁替代144雙孔梁

128雙孔梁*1

M4*22螺絲*6

M4螺母*6

裝上L形支架，用

M4*14螺絲*2

M4螺母*2

固定在梁上

完成2號升降裝置的搭建后就可以開始搭建4號輪子（主動輪）

所需材料如下

25mm電機*1

90T同步帶輪

25mm電機支架

傳動固定盤

M3*5螺絲

M4*14螺絲

套上輪胎，用

M4*14螺絲*2

螺母*2

固定在L形支架上

完成1、2號升降裝置和2、4號輪子搭建，整車結構就完成一半了

接下來開始搭建主車架、1號和3號輪子

首先，把1號輪子（主動輪）搭建好

輪胎*2

90T同步帶輪*2

傳動固定盤*2

M4*14螺絲*8

M4螺母*4

M3*5螺絲*4

M3*5無頭螺絲*2

25mm電機*2

25mm電機支架*2

064雙孔梁*2

搭建前防撞杠

160雙孔梁*1

L形支架*2

M4*14螺絲*4

M4螺母*4

搭建主車架

192雙孔梁*2

防撞杠*1

前輪*2

M4*30螺絲*6

M4螺母*6

搭建3號輪子（從動輪）

輪胎*2

90T同步帶輪*2

088單孔梁*2

法蘭軸承*4

螺紋軸*2

4*2塑料墊片*4

螺母*2

M3*5無頭螺絲*2

使用

M4*22螺絲*4

M4螺母*4

把3號輪子固定在車架上

裝上2號升降裝置

使用M4*14螺絲*8

裝上1號升降裝置

使用M4*14螺絲*6

由于樓梯寬度有限，輪子又比較大所以只能把輪子錯開安裝，為了節約搭建時間和材料，4號輪組之用了一個電機和一個輪子

再安裝升級裝置的電機

37電機（裝好電機支架）*2

18T齒輪*2

M3*5無頭螺絲*2

M4*8螺絲*4

調整好齒輪和齒條的距離分別固定在1號、2號升降裝置雙孔梁的螺紋槽上

完成機械搭建

接下來開始安裝傳感器

限位開關*1

裝在2號升降裝置側面

限位開關*2

分別裝在1號2號升降裝置的梁上。（作用：限制抬升高度）

安裝電機驅動

安裝巡線傳感器

M4*22螺絲

4*10塑料圓柱

4*2塑料墊片*4

巡線傳感器*1

安裝陀螺儀

安裝超聲波傳感器

由于超聲波模塊沒辦法檢測0-30mm的距離，所以放里面去了 讓防撞桿去撞樓梯，小車撞上障礙后剛好是30mm多點，順利檢測到（這都是調試后才發現的~_~！！）

安裝主控板

安裝適配器（限位開關用）

額。。基本上傳感器安裝好了，現在介紹一下各個整車結構和傳感器

整車從左到右可以按輪子分成4個部分，其中1號輪子和4號輪子是主動輪（驅動輪），2號和3號輪子是從動輪

其中1號和2號升降裝置控制2號和4號輪子的位置

這里加裝陀螺儀是因為我們升降裝置用的是直流電機，沒辦法保證車體平衡，所以加入陀螺儀調整電機抬升速度

整車圖

接線圖

代碼如下：#include “MeOrion.h”

#include

MeGyro gyro;

MeDCMotor lifer1（PORT_1）; //升降1

MeDCMotor lifer2（PORT_2）; //升降2

MeDCMotor rw（M2）; //1號驅動輪

MeDCMotor fw（M1）; //4號驅動輪

MeLineFollower lineFinder1（PORT_7）; // 巡線

MeLimitSwitch upWard1（PORT_3， SLOT2）; // 1號升降限位開關

MeLimitSwitch forWard2（PORT_4， SLOT1）; // 4號輪子限位開關

MeLimitSwitch upWard2（PORT_4， SLOT2）; // 2號升降限位開關

MeUltrasonicSensor ultraSensor（PORT_8）; // 1號輪子超聲波

void setup（） // 初始化，前后升降裝置回收

{

Serial.begin（9600）;

gyro.begin（）;

lifer1.run（-250）;

while （！upWard1.touched（））;

lifer1.stop（）;

lifer2.run（-250）;

while （！upWard2.touched（））;

lifer2.stop（）;

}

void Step2（）

{

float p = 15;

float i = 0.01;

float angle = 0;

float targetAngle = 0;

float integration = 0;

float err = 0;

while （NotStop（））

{

gyro.update（）;

float angle = gyro.getAngleX（）;

err = angle - targetAngle;

integration += err;

int speed1 = 200;

int speed2 = 200;

speed2 = speed1 + err * p;// + integration * i;

lifer1.run（speed1）;

lifer2.run（speed2）;

//delay（10）;

}

lifer1.stop（）;

lifer2.stop（）;

}

int startTiming = 0;

unsigned long startTime = 0;

int NotStop（）

{

int16_t distance;

distance = ultraSensor.distanceCm（）;

delay（10）;

if （0 == startTiming）

{

if （（distance 《 10） && （distance 》 1））

{

return 1;

}

else

{

startTiming = 1;

startTime = millis（）;

return 1;

}

}

else

{

unsigned long currentTime = millis（）;

if （currentTime - startTime 《 2500） //超聲波檢測不到樓梯后延時2.5秒

{

return 1;

}

else

{

return 0;

}

}

}

void loop（）

{

startTiming = 0;

startTime = 0;

//階段1 小車前進

fw.run（60）;

rw.run（60）; //1號 4號輪子推動小車前進

int16_t distance;

do

{

distance = ultraSensor.distanceCm（）;

delay（10）;

}

//階段2 碰到樓梯 主動輪停止 整體車架上升

while （！（（distance 《 4） && （distance 》 1）））; //如果碰到樓梯

fw.stop（）;

rw.stop（）;

Step2（）;

//階段3 1號 4號輪子推動小車前進

fw.run（60）;

rw.run（60）;

//階段4 2號輪子巡線傳感器檢測到樓梯 主動輪停止 升降裝置1把2號輪子收回去

while （！（lineFinder1.readSensors（） ！= S1_IN_S2_IN））;

lifer1.run（-250）;

fw.stop（）;

rw.stop（）;

while （！upWard1.touched（））; //1號升降限位開關檢測升降結束

lifer1.stop（）;

Adjust（）;

//階段5 1號 4號輪子推動小車前進

fw.run（60）;

rw.run（60）;

//階段6 4號輪子限位開關檢測到4號輪子碰到樓梯 主動輪停止 2號升降裝置回收4號輪子

while （！forWard2.touched（））;

lifer2.run（-250）;

fw.stop（）;

rw.stop（）;

while （！upWard2.touched（））; //1號升降限位開關檢測升降結束

lifer2.stop（）;

//階段7 循環階段1

//階段8 循環階段2

}

void Adjust（） //陀螺儀控制1、2號升降電機控制平衡

{

int p = 40;

//float i = 0.05;

float angle = 0;

float targetAngle = 4;

//float integration = 0;

//float err = 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（）;

}