用树莓派Pico， L298N电机驱动器和传感器构建一个目标追逐机器人汽车

大家好，欢迎来到我的文章教程。今天，我将引导您通过使用树莓派Pico创建一个目标追逐机器人汽车的过程。

项目概述:

这个项目展示了一个目标追逐机器人汽车，由树莓派Pico和L298N电机驱动，结合机械轮，允许灵活和多向运动。该设计集成了用于精确距离测量的超声波传感器和用于精确路径检测的红外传感器，使其成为爱好者和技术爱好者的理想DIY机器人项目。随附的电路图和详细的机器人照片提供了清晰的布线和组装指导，确保即使是初学者也可以跟随建立自己的自动机器人车辆。

利用强大的微控制器平台和高效的传感器集成，该项目不仅展示了平稳的向前运动和响应转弯，而且提供了实时障碍物检测的实际应用。项目中包含的代码示例无缝地管理电机控制和传感器数据，从而使机器人能够有效地追逐并导航到目标。这个树莓派Pico机器人汽车项目融合了现代组件和分步说明，对于任何对机器人、自动化和创新技术感兴趣的人来说，都是必须尝试的。

在开始之前，感谢JLCMC的赞助。

现在，让我们开始我们的项目!

所需电子元件：

•超声波传感器

•红外传感器

•树莓派

•L298N电机驱动器

•齿轮马达

•Mecanum轮

•电路试验板

•18650电池

•18650电池座

额外的工具:

•烙铁

•热熔胶

•刀

步骤1：3D CAD

我使用Tinkercad来规划和设计我的项目。我在设计这个底盘时考虑了三件事：易于组装，3D打印能力和可负担性。在完成设计后，我将文件导出为STL格式，以确保它可以用于3D打印。所附文件包括所有必要的组件和尺寸精确打印和直接组装。为了更大的负担能力，您还可以考虑从亚克力板上切割底盘框架。

底盘组装步骤：

•把电线焊到减速电机上。

•将3d打印的电机安装夹固定在齿轮电机上。

•使用热熔胶将电机(连同附带的安装夹)固定在机器人身上。

•将L298N电机驱动器安装到机箱上，并将电机导线连接到其端子上。

•将机械轮安装到齿轮马达上。

您的底盘组装现在完成，并为下一步做好准备。

步骤2：提升你的电子项目- JLCMC

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步骤3：树莓派Pico和L298N电机驱动器之间的电路

L298N有六个关键引脚，您将连接到树莓派Pico: ENA， IN1, IN2, IN3， IN4和ENB。这些引脚让您的Pico告诉L298N要做什么。下面是连接它们的方法：

1.ENA(使能电机A)

•将ENA连接到Raspberry Pi Pico的GP7上。

•该引脚使用PWM控制电机A(左侧电机)的速度。把它想象成你车左边的油门踏板。

2. IN1和IN2(电机A方向控制)

•在Pico上将IN1连接到GP6， IN2连接到GP5。

•这些引脚控制电机a的方向，通过设置一个高，另一个低，你可以使电机向前或向后旋转。例如:

•IN1 = LOW, IN2 = HIGH：电机A向前旋转。

•IN1 = HIGH, IN2 = LOW：电机A向后旋转。

3. IN3和IN4(电机B方向控制)

将Pico上的IN3连接到GP4， IN4连接到GP3。

这些引脚控制电机B(右侧电机)的方向。它们的工作方式与IN1和IN2相同：

•IN3 = HIGH, IN4 = LOW：电机B向前旋转。

•IN3 = LOW, IN4 = HIGH：电机B向后旋转。

4. ENB(使能马达B)

将ENB连接到Pico上的GP2。

这个引脚使用PWM控制电机B的速度，就像ENA控制电机a一样。它是汽车右侧的油门踏板。

步骤4：树莓派Pico，超声波传感器和红外传感器之间的电路

连接了电机驱动器之后，是时候连接传感器了，这将为你的机器人汽车提供“感官”。在这一步中，我们将连接超声波传感器和红外传感器。这些传感器将帮助你的机器人汽车在环境中导航并做出明智的决定。让我们开始吧!

连接超声波传感器

超声波传感器有四个引脚：VCC、GND、Trigger和Echo。下面是如何将它们连接到Raspberry Pi Pico：

•VCC：连接到Pico上的3.3V引脚。这为传感器提供电力。

•GND：连接到Pico上的GND引脚。这就完成了电路。

•触发：连接到Pico上的GP0。这个针发出超声波脉冲。

•Echo：连接到Pico上的GP1。这个引脚接收反射脉冲，并告诉Pico物体有多远。

超声波传感器是如何工作的

•Pico向触发器引脚发送短脉冲。

•传感器发出超声波并监听回声。

•回声引脚的高电平持续时间与物体的距离成正比。

•Pico测量这个持续时间，并使用以下公式计算距离：

•距离(cm) =(时间×声速)/ 2

连接红外传感器

每个红外传感器有三个引脚：VCC， GND和OUT。我们将连接两个红外传感器——一个用于机器人汽车的右侧，一个用于机器人汽车的左侧。

1. 右红外传感器：

•VCC：连接到Pico上的3.3V引脚。

•GND：连接到Pico上的GND引脚。

•OUT：连接到Pico上的GP8。该引脚根据传感器是否检测到障碍物或线路发送HIGH或LOW信号。

2. 左红外传感器：

•VCC：连接到Pico上的3.3V引脚。

•GND：连接到Pico上的GND引脚。

•OUT：连接到Pico上的GP9。这个引脚的工作方式与右边的传感器相同。

红外传感器是如何工作的

•当红外传感器检测到障碍物或反射表面(如白线)时，OUT引脚变为LOW。

•当没有障碍物或表面无反射(如黑线)时，OUT引脚变为HIGH。

•Pico读取这些信号并决定是左转、右转还是继续前进。

步骤5：电源供应

L298N电机驱动器有两个电源输入引脚：VCC和GND。下面是连接电池的方法：

•电池正极(+)：连接L298N的VCC引脚。这为马达提供动力。

•电池负极(-)：接L298N的GND引脚。这就完成了电路。

重要提示：确保电池电压与电机的额定电压相匹配。例如，如果你的电机额定电压为6V，不要使用12V的电池，因为它可能会损坏它们。

•L298N有一个5V输出引脚，可以为树莓派Pico供电。下面是连接方法：

•L298N 5V引脚：连接Raspberry Pi Pico的VBUS引脚。这为Pico提供了5V的稳压电源。

•L298N GND引脚：连接Raspberry Pi Pico的GND引脚。这确保了L298N和Pico之间的共同点。

•工作原理：L298N有一个板载电压调节器，可以将电池电压降至5V，这对Pico来说是安全的。

电源连接的专业技巧

•使用电池和L298N之间的开关，可以轻松地打开和关闭机器人汽车。

•更换电路时，请务必断开电池，以免发生意外短路。

步骤6：使用thony IDE上传代码

现在您的机器人汽车已经完全连接好了，是时候用代码将它带入生活了!在这一步中，我们将使用thony IDE(一个用户友好的Python编辑器)将代码上传到Raspberry Pi Pico。这个代码将控制马达，读取传感器数据，让你的机器人汽车追逐目标。我们开始吧!

1)安装tony IDE

如果您还没有安装thony IDE，请执行以下步骤：

•登录thonny.org。

•下载与您的操作系统(Windows、macOS或Linux)匹配的tony版本。

•按照屏幕上的说明安装thony。

2)连接树莓派Pico到您的计算机

•将Micro-USB电缆插入树莓派Pico。

•将电缆的另一端连接到计算机上。

•在插入时按住Pico上的BOOTSEL按钮。这将使Pico进入引导加载程序模式，允许它被您的计算机识别。

3)为Raspberry Pi Pico设置thony IDE

•在计算机上打开thony IDE。

•进入Tools > Options。

•在解释器选项卡中，选择MicroPython (Raspberry Pi Pico)作为解释器。

•选择正确的端口(通常是Linux上的/dev/ttyACM0或Windows上的COMX)。

•单击OK保存设置。

4)上传代码到Raspberry Pi Pico

复制以下代码：

•单击tony IDE中的Save按钮。

•当出现提示时，选择Raspberry Pi Pico作为保存文件的位置。

•将该文件保存为main.py。这样可以确保在Pico上电时代码自动运行。

•单击Run按钮(绿色箭头)来上传并执行代码。

本文编译自hackster.io