基于Arduino的智能避障小车

一.功能说明

• 基于Arduino的智能避障小车能够自动行驶前进，当前方有障碍物时，使用超声波测距模块检测小车和障碍物间的距离，结合控制算法，自动判断一条可以安全前进的路线，使智能小车不会碰撞到任何障碍物。
• 注：后续将增加红外遥控、蓝牙遥控、WiFi遥控、自动循迹等多种功能的讲解。

二.硬件组成

基于Arduino的智能避障小车硬件主要包括：Arduino UNO核心控制板，L298N电机驱动模块、HC-SR04超声波测距模块、SG90 舵机模块、12V电源稳压模块。

三.编程软件

使用官方开源软件Arduino IDE，没有使用其他外部库，软件安装完成后即可运行智能避障源代码。

四.智能避障源代码

#include <Servo.h>

//超声波
#define trigPin 2
#define echoPin 4

//舵机
#define pwmPin 3

//A代表右电机
#define ENA 6
#define inPinA1 7
#define inPinA2 8

//B代表左电机
#define ENB 5
#define inPinB1 12
#define inPinB2 13

//由于硬件原因导致左右电机转速不同，需根据实际情况进行小车直线行驶调节，确定左右电机速度
const int speedA = 80;//右电机速度
const int speedB = 93;//左电机速度

Servo myServo;

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  pinMode(inPinA1,OUTPUT);
  pinMode(inPinA2,OUTPUT);
  pinMode(inPinB1,OUTPUT);
  pinMode(inPinB2,OUTPUT);

  pinMode(trigPin,OUTPUT);
  pinMode(echoPin,INPUT);
  Serial.begin(9600);

  pinMode(pwmPin,OUTPUT);
  //使用servo库时 电机PWM调速应避开9和10引脚 否则会导致PWM调速失效
  myServo.attach(pwmPin);
}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  //舵机恢复到中间位置
  servoRun(90);

  float value1 = 0;
  Serial.print("value1: ");
  value1 = getDistance();
  //距离前方障碍物小于25cm时
  if(value1 < 25)
  {
    //小车停止
    stopA();
    stopB();

    float value2 = 0;
    float value3 = 0;
    //舵机转到最右侧45度
    servoRun(45);
    Serial.print("value2: ");
    value2 = getDistance();
    
    //舵机转到最左侧135度
    servoRun(135);
    Serial.print("value3: ");
    value3 = getDistance();
    
    //舵机恢复到中间位置
    servoRun(90);
	//距离左方和右方障碍物均小于25cm时
    if(value2 < 25 && value3 < 25)
    { 
      //前方、左方、右方具有障碍物时
      //后退
      backwardPwm(speedA, speedB);
      delay(250);
      //右转
      forwardRight(speedB);
      delay(250);
    }
    else if(value2 >= value3)
    {
      //前方和左方有障碍物时  右转
      forwardRight(speedB);
      delay(250);
    } 
    else if(value2 < value3)
    {
      //前方和右方有障碍物时 左转
      forwardLeft(speedB);
      delay(250);
    }
  }
  else
  {
	//无障碍物时 前进
    forwardPwm(speedA, speedB);
  }
}

//获取超声波模块测量的距离
float getDistance()
{
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);

  float valueCM = 0;
  valueCM = float(pulseIn(echoPin,HIGH)*17/1000);

  Serial.print(valueCM);
  Serial.println("cm");
  delay(100);

  return valueCM;
}

//侍服电机旋转的角度取值范围（0~179）
void servoRun(int angle)
{
  myServo.write(angle);
  delay(500);//需延时等待超声波模块稳定
}

//PWM调节小车前进速度
void forwardPwm(int valueA,int valueB)
{
  forwardPwmA(valueA);
  forwardPwmB(valueB);
}
//PWM调节右电机正转
void forwardPwmA(int value)
{
  analogWrite(ENA, value);
  digitalWrite(inPinA1,LOW);
  digitalWrite(inPinA2,HIGH);
}
//PWM调节左电机正转
void forwardPwmB(int value)
{
  analogWrite(ENB, value);
  digitalWrite(inPinB1,LOW);
  digitalWrite(inPinB2,HIGH);
}
//右电机停止
void stopA()
{
  analogWrite(ENA, HIGH);
  digitalWrite(inPinA1,LOW);
  digitalWrite(inPinA2,LOW);
}
//左电机停止
void stopB()
{
  analogWrite(ENB, HIGH);
  digitalWrite(inPinB1,LOW);
  digitalWrite(inPinB2,LOW);
}

//value:0~255
//PWM调节小车后退速度
void backwardPwm(int valueA,int valueB)
{
  backwardPwmA(valueA);
  backwardPwmB(valueB);
}
//PWM调节右电机反转
void backwardPwmA(int value)
{
  analogWrite(ENA, value);
  digitalWrite(inPinA1, HIGH);
  digitalWrite(inPinA2, LOW);
}
//PWM调节左电机反转
void backwardPwmB(int value)
{
  analogWrite(ENB, value);
  digitalWrite(inPinB1, HIGH);
  digitalWrite(inPinB2, LOW);
}

//小车左转
void forwardLeft(int value)
{
  stopB();
  forwardPwmA(value);
}

//小车右转
void forwardRight(int value)
{
  stopA();
  forwardPwmB(value);
}

说明：

1. 驱动模块使用参考本专栏文章《基于Arduino的L298N电机驱动模块使用》。
2. 舵机模块使用参考本专栏文章《基于Arduino的SG90舵机驱动》。
3. 超声波模块使用参考本专栏文章《基于Arduino的超声波测距模块HC-SR04》。
4. 智能避障控制方法参考本专栏文章《基于Arduino的智能避障小车的控制方法》。

五.运行效果

智能小车根据超声波模块检测到的左方、前方、右方3个方向的障碍物距离，选择距离障碍物大于25cm的方向前进，如果3个方向的距离障碍物都小于25cm，则智能小车先后退、再石转离开障碍物，最后再回正直行。