巡线小车

使用巡线传感器制作巡线小车，掌握巡线传感器的使用方法。

巡线小车使用巡线传感器检测地面上的黑线，一旦走偏，小车可自主调节速度回到黑线上，以实现小车沿黑线走的功能。可使用一个、两个或多个巡线传感器进行巡线。本实验使用三个巡线传感器制作巡线小车，并沿着黑线规划的简单路线前进。

器材清单

Romeo、探索者小车、USB数据线、外接电源、巡线传感器×3

巡线传感器

巡线，即按照给定的路线循迹。机器人巡线指的是机器人通过传感设备检测线路并按照路线自主行驶。本实验中，为小车安装如下图所示巡线传感器来实现小车的巡线功能。该巡线传感器是数字传感器，可以检测白背景中的黑线，也可以检测黑背景的白线。检测到黑色时，返回值为低电平（0）；检测白色时，返回值为高电平（1）。通过检测结果，比较运动位置是否有偏差，再执行调控程序。

除了数字的巡线传感器，还有模拟的巡线传感器，比如：灰度传感器。灰度传感器检测到不同颜色时，其返回值是不同的。颜色较浅时其值较小，颜色较深时，返回值较大。

巡线原理

本实验制作的巡线小车使用了三个巡线传感器，安装在小车底盘上。假定引导线为黑线、背景为白色，为了保证机器人小车在黑线正上方，左右两个巡线传感器之间的距离应大于黑线的宽度。

在小车巡线行走的过程中，如果左右两个巡线传感器都检测到白色，说明小车在黑线的上方，可以直走，如下图所示，图中红色圆点代表左右两个巡线传感器，小车从左往右巡线前进。

如果左边巡线传感器检测到了黑色，右边巡线传感器检测到白色，说明小车在前进的过程中，向右偏转过度，需要向左转弯以做调整，如下图所示。

如果右边巡线传感器检测到了黑色，左边巡线传感器检测到白色，说明小车在前进的过程中，向左偏转过度，需要向右转弯以做调整，如下图所示。

如果三个巡线传感器检测到了白色，说明小车在前进的过程中完全偏离黑线，需要原地转圈从而重新回到黑线上，如下图所示。

实现过程

（一）硬件连接

准备器材，利用USB数据线连接Romeo与计算机，将探索者小车的左右两个电机分别接在M1、M2接线柱上，左中右巡线传感器分别接到Romeo的数字针脚2、9、3（注意不要接在4，5，6，7针脚上，会与电机起冲突），同时将其固定在小车底盘左右两边，感应头朝下，两头距离大于黑线宽度，如下图所示。

（二）编写程序

本节课制作沿黑线直走的巡线小车，根据巡线原理中小车行走的三种状态编写相应程序（如下图所示）：

如果左侧巡线传感器返回值为1（即检测到白色），右侧巡线传感器返回值为0（即检测到黑色）时，小车向右转；

如果右侧巡线传感器返回值为1（即检测到白色），左侧巡线传感器返回值为0（即检测到黑色）时，小车向左转；

如果两侧巡线传感器的返回值均为1（即两个巡线传感器都检测到白色），中间巡线传感器的返回值为0（即检测到黑色）时，小车直行。

如果三个巡线传感器的返回值均为1（即三个巡线传感器都检测到白色）时，小车原地转圈。

小车在行走过程中，若是走偏，小车需要向相反方向转弯以确保沿黑线行驶。但由于这里转弯角度较小，故小车双轮差速也较小。如果遇到需要转大弯的黑线图形，小车双轮差速需要加大。

（三）测试效果

为Romeo连接外接电源，上传程序，待程序上传成功后拔掉数据线。观察小车能否实现巡线功能。

拓展提升

通过本实验的学习，我们已经学会让小车沿着简单的没有交叉口的黑线行进。可以尝试让小车沿着较为复杂的黑线前进，比如让小车沿着下图所示十字路口中的a经过b，最后走向c。

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