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灭火机器人的开发过程：连接机器人，驱动风扇，寻找火源

来源：机器人的天空时间：2026/3/19

实验器材

· 组装好的机器人；

· 计算机及编程环境；

·USB 下载线；

· 复眼传感器1个；

· 带桨叶的直流小电机1个；

· 继电器 1 个；

· 微触开关传感器1个。

实验步骤

1.连接机器人

这次实验需要为机器人在D3 端口安装一个微触开关传感器，在D2 端口上装上一个继电器，并且通过它驱动一个直流小电机。同时，我们将复眼传感器连接到A0～A4 端口。在安装复眼传感器的时候请同学们小心接线的顺序，它与我们其他的传感器、执行器稍有不同，虽然占用了5个端口，但是只要为它连接一根+5V的电源线和一根地线就可以了。

2.驱动风扇

先编写程序，每按下一次微触开关，就让风扇的状态变化一次。比如，如果风扇正在旋转，那么按下一次开关，就让它立刻停止，反之亦然。对于如何读取微触开关传感器的状态和如何通过继电器驱动风扇，同学们都应该了然于胸了。但是这里的程序和本书一开始做过的开关小灯的程序还是有所不同的，我们可能需要对按动微触开关的次数进行计数，才能知道什么时候该驱动风扇转动，什么时候该让它停止。下面给出了一个示例程序，请大家留意其中是如何处理微触开关的计数的。

const int FanPort=2;

const int SwitchPort=3;

int counter=0;

void setup(){

pinMode(FanPort, OUTPUT);

pinMode(SwitchPort,INPUT);

void loop(){

if(digitalRead(SwitchPort)==HIGH){ counter++;

}

if(counter %2==0){

digitalWrite(FanPort,LOW);

}else(

digitalWrite(FanPort,HIGH);

}

delay(200);

在这个示例程序中，每次按下微触开关就让一个计数变量自动增1。然后，我们用了一个取模的运算“%”,在这里，counter%2 的结果就是这个计数变量除以2的余数是多少。显然，如果余数是0,那么计数变量就是偶数，否则就是奇数。之后的内容就很直观了，奇数时我们让风扇转动，偶数时停止就可以了。

这个示例看起来似乎很出色，可是实际上这里有一个很大的问题，如果同学们按动按键的时候有一个很小的抖动，那么会不会被主控器认为是按了两次呢?或者如果按下按键的时间比较长，是不是也会被认为按了多次?幸运的是，我们可以用软件的方法解决这种抖动或按键时间过长的问题，请同学们自己尝试设计一个改进的算法，让开关能出色地控制风扇的运行。

3、寻找火源

解决了风扇的问题，再来看看如何利用复眼传感器找到火源。这个问题可以说是到目前为止面对的Z富挑战性的问题了，机器人需要在灭火的场地内以合理的方式探索寻找火源的所在，并且运动到火源近前，它涉及机器人的灭火策略、路径规划、运动控制等多方面的问题。但同学们不要畏难，还记得我们讲过的分而治之、简化问题的思想吗?这里就先将这个问题简化。假设现在已经有一个火源就在机器人的探测范围内。我们要让机器人的行为就像是一朵向日葵一样，它需要找到火源的方向并且原地转动，直到复眼中正对前方的那一只眼睛正对火源方向为止，如图13-5所示。

要解决这个简化的问题，需要对复眼的5个读数进行比较，找到信号Z强的方向应该就是火源的方向了。随后就可以让机器人根据火源方向的不同，进行速度不同的原地转动。如果火源在Z靠外的位置就可以转得快些，靠内就转得慢些，如果已经是在正中了就可以停止转动了。假设复眼传感器从左到右分别连接到了主控板的A0～A4 端口，下面给出了让机器人寻找火源的示例程序，请同学们留意其中是怎么找到Z强信号位置的。

#define COUNTER_CLOCKWISE 0

#define CLOCKWISE 1

…

void turn(int speed,int dir);

void loop(){

int maxValue=0;

int maxPort=A0;

int value;

for(int i=A0;int iif(value>maxValue){ maxValue=value;

maxPort=i;

}

if(maxPort==A0){