74HC240制作尋光機器人
下面是我制作74HC240尋光機器人的過程。因為74HC240機器人移動平臺的結(jié)構(gòu)和制作方法與上一期的NE555尋光機器人相同,這里不再鰲述。見表1。

電子控制部分的全部材料,與NE555尋光機器人相同,依然使用紅外線接收管作為光敏器件,把它們反相串聯(lián),接在+3.7V電源與地之間。為了使控制部分獲得足夠的輸出電流驅(qū)動電機,需要使用兩片74HC240,把它們疊加焊接在一起工作。
控制核采用BEAM仿生機器人常用的“DEAD BUG”的焊接方式。使用這種手法建造電路的特點是把集成電路管腳朝上,在管腳上進行外圍元件的搭棚焊接,它好處是可以迅速搭建起一個功能電路,另外完成的作品兼具一點藝術(shù)性。
我們可以把圖6看做一個硅基的大腦,從電路功能和表現(xiàn)形式上都比較符合。注意把需要的連接外部設(shè)備的端口留出適當?shù)拈L度,方便搭焊導(dǎo)線。圖7為安在機器人頭部的“大腦”特寫,為了美觀和增加氣氛,我用塑料包裝板給它做了透明蓋。

圖6 為焊接完畢的控制核,頂視圖

圖7 機器人的大腦
圖8為機器人底部,鋰電池直接粘在減速電機上。因為74HC240的工作電壓范圍比較寬2~6V,這樣在電源的選擇上就很靈活,可以使用我偏好的3.7V鋰電池。而NE555的最低工作電壓是4.5V,在電源的選擇上就有很大的局限性。圖9為總體裝配完畢的74HC240尋光機器人。

圖8 機器人底部

圖9 74HC240尋光機器人
機器人的運行效果
根據(jù)光線的變化,機器人的步態(tài)呈現(xiàn)出一種不規(guī)則的步進形式,非常類似單片機控制下的PWM電機驅(qū)動效果,只是74HC240機器人的步態(tài)完全是自發(fā)的。通過仔細的觀察,機器人的主要行為模式可以總結(jié)為:當它向著一個固定光源前進,沒有周圍的干擾,兩個電機將以左右交替觸發(fā)的方式步進運轉(zhuǎn),每執(zhí)行一步,輪胎轉(zhuǎn)動的角度大概在30~350°(取決于光源強度)。從能量的利用角度看,它也優(yōu)于NE555尋光機器人,74HC240機器人的兩只電機是緩沖器分別觸發(fā)啟停,間歇工作,非常經(jīng)濟。而NE555機器人的兩只電機是串聯(lián)在電源里,啟停會互相牽制,造成執(zhí)行效率降低和能量的浪費。我使用的是一塊手機拆下的800mAH的鋰電池(實際容量小于800mAH),充滿實測機器人的持續(xù)運行時間超過90分鐘。
機器人制作是一項實踐性極強的愛好,需要多加動手實踐,才能體會到電路和結(jié)構(gòu)的特點。
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