机器人制作开源方案 | 行星探测车概述

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：

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）：

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  版权说明：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 机器谱 2023-09-21 https://www.robotway.com/
  ------------------------------*/
 
#include 
 
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);
 
    }
 
  }
 
}

​4. 扩展样机

​本样机的底盘方案是【R255】号机构，如下图所示：

程序源代码及样机3D文件资料详见 行星探测车-概述