使用Havi Elements构建无代码行跟踪机器人

对许多机器人爱好者来说，循线机器人是第一个真正实现自主性的项目。看到机器人实时感知周围环境并做出决策，往往正是电子技术从理论转化为令人兴奋且切实可感之物的时刻。

大多数循线机器人教程都需要使用微控制器、编程和电子电路组装。而在本项目中，我们使用Havi Elements构建了一个简单的循线机器人，无需编写代码、使用微控制器或进行焊接。这使得它非常适合初学者、儿童、学生、STEM工作坊以及任何刚开始接触机器人技术的人。

机器人使用红外(IR)传感器检测地面上的黑色路径，并自动沿该路线转向。

跟随线机器人是如何工作的?

线路跟随机器人会沿着地板上预先绘制的路径移动。该路径通常是在浅色表面上的一条黑色线条。

机器人上的传感器会持续检测其是否位于黑线之上或周围地面之上。根据这些信息，机器人会改变运行的电机，从而实现向左或向右转向，保持在轨道上行驶。

循线是一种基础的机器人概念，常被用作入门教学。

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第一步：创建音轨

用黑色电工胶带在地板上画出一条路径。浅色地板效果最好，因为能为红外传感器提供强烈的对比度。

线路应足够宽，以便传感器在转弯时能够持续检测到。

第二步：组装机器人底座

使用齿轮电机、轮子、滚轮和底座板构建一个简单的两轮机器人底盘。你可以用双面胶或扎带将硬件部件固定在一起。

机器人应能自由移动并保持良好的平衡。

第三步：安装Havi Elements电路

使用上述列出的模块组装电路，并将其牢固地安装到机器人机架上。

将红外传感器靠近地面并朝下放置，以便准确检测路径。

提示：使用冰淇淋棒(棒冰棒)有助于IR Element更好地检测到线条。

第四步：调整红外传感器

传感器调校是该项目最重要的部分。

调整红外传感器上的电位器，使其能够清晰地区分以下内容：

•黑色的道路

•周围的地板

当调整得当时，机器人应仅对黑色线条作出反应，并忽略地面表面的微小变化。

观察机器人行为对传感器位置的敏感度会很有趣。即使高度差或与底盘的距离仅有几毫米，检测精度也会明显发生变化。

理解科学

红外传感器包含：

•红外发射器

•红外接收器

发射器向地面发送红外光。

浅色表面会将大部分光线反射回接收器。

黑色表面吸收了大部分红外线，反射极少。

机器人利用这种反射差异来判断其当前是否位于路径上。

转向逻辑

机器人使用两个由红外传感器控制的电机元件。

当传感器检测到来自地面的反射红外光时：

•一个电机在运行

•另一个电机停止了

当传感器移动到黑色线条上且反射消失时：

•第一个电机停止

•第二个电机在运行

由于机器人每次只有一侧通电，因此它会持续调整方向，保持在行进线的边缘附近。

这无需编程，即可实现简单而有效的循线行为。

测试机器人

将机器人放置在轨道上并打开电源。

如果传感器调校正确，机器人将自动持续调整方向并沿路径移动。

尝试进行以下实验：

•急转弯

•弯曲的路径

•不同的线宽

•不同速度

这些变化有助于说明基于传感器的导航是如何工作的。

故障排除

机器人未检测到线路

•缩短传感器与地面之间的距离。

•调整电位器。

•增强线条与地面之间的对比度。

机器人一直朝一个方向转着

•检查电机连接。

•检查传感器对准情况。

•机器人在室内可以工作，但无法在室外使用。

红外传感器可能受到阳光影响。直射的阳光中含有红外辐射，可能会干扰传感器的读数。

为获得最佳性能，请在室内或远离强光的地方测试机器人。

实际应用

线跟踪机器人被广泛应用于许多实际的自动化系统中：

•工厂中的物料运输

•仓库物流

•医院配送机器人

•餐厅服务机器人

•教育机器人平台

尽管这个项目很简单，但它引入了与大型自主系统相同的传感原理。

结论

该项目展示了如何利用简单的红外传感器和模块化电子元件实现自主导航。

通过制作这款无代码的线跟踪机器人，初学者无需经历编程或焊接的复杂过程，即可学习传感、决策和机器人运动的基本原理。

本文编译自hackster.io