第28/31課：汽車-6 SunFounder自動駕駛Arduino汽車使用 | Robojax

喺呢個項目入面，我哋會用Arduino、一個超聲波感應器同兩個紅外線感應器，整一部基本嘅自動駕駛車。呢個係一個好正嘅入門項目，可以學到自主導航、感應器融合同決策邏輯。架車可以向前、向後行，仲可以轉彎避開障礙物，自己搵到一條暢通嘅路。呢個項目係基於SunFounder 3合1 Arduino套件，亦都係Robojax嘅Arduino課程一部分。

呢個項目唔單止係整一件玩具，佢係一個實用嘅入門，帶你認識自主機械人背後嘅核心概念。同樣嘅邏輯同感應器，喺現實世界嘅應用入面都有用到，例如機械人吸塵機、倉庫入面嘅自動導引車，甚至更加複雜嘅機械人導航系統。透過了解點樣將距離感應同簡單嘅導航規則結合，你可以整到好多唔同嘅項目，例如：

• 整一部可以喺房間入面走動同避開傢俬嘅小型機械人。
• 整一部可以跟住簡單路線行或者巡邏一個區域嘅自動車。
• 學習點樣為更大嘅機械人項目實現基本嘅避障演算法。

硬件組件

呢個項目用咗SunFounder 3合1套件入面嘅組件。主要嘅零件包括：

• Arduino Uno板
• SunFounder 2WD或者3合1車架連摩打
• 摩打驅動模組（例如L298N或者類似嘅）
• HC-SR04超聲波距離感應器
• 兩個紅外線障礙感應器
• 杜邦線同埋摩打嘅電源

接線指南

接線係令你部自動駕駛車郁得嘅關鍵第一步。啲連接好直接，但係你一定要逐條檢查清楚，避免整壞啲零件。接線背後嘅邏輯係將Arduino嘅控制腳駁去摩打驅動器同感應器，等Arduino可以讀取數據同發送指令。

• 摩打驅動器腳（A-1B、A-1A、B-1B、B-1A）：呢啲腳控制兩個摩打嘅速度同方向。佢哋駁去Arduino嘅第5、6、9同10腳，呢啲腳支援PWM，可以做到變速控制。
• 超聲波感應器（Trig同Echo）：Trig腳負責發射超聲波脈衝，Echo腳就接收反射返嚟嘅訊號。Trig腳駁去Arduino第3腳，Echo腳駁去第4腳。
• 紅外線感應器（左同右）：呢啲感應器用嚟偵測正前方有冇障礙物。左邊紅外線感應器駁去Arduino第8腳，右邊就駁去第7腳。佢哋用嚟檢查架車兩邊嘅空間。

如果想睇詳細嘅視覺指南，請參考下面嘅接線圖，佢清楚標示咗每一條連接。

程式碼解釋

段程式碼係用Arduino程式語言（C++）寫嘅。完整程式可以喺影片描述入面連結嘅資源頁面下載。等我哋拆解一下呢個草稿入面最關鍵、用戶可以設定嘅部分。

腳位定義

喺程式碼最頂部，你會定義Arduino連接去各個組件嘅腳位。如果你用嘅係板上唔同嘅腳，你可以改呢啲設定。

const int A_1B = 5;
const int A_1A = 6;
const int B_1B = 9;
const int B_1A = 10;

const int echoPin = 4;
const int trigPin = 3;

const int rightIR = 7;
const int leftIR = 8;

A_1B、A_1A、B_1B同B_1A呢啲腳控制H橋摩打驅動器。透過將呢啲腳設為HIGH或者LOW嘅唔同組合，你可以控制每個摩打嘅方向。echoPin同trigPin係用嚟接超聲波感應器，而rightIR同leftIR就係用嚟接紅外線感應器。

行為變數同邏輯

自動駕駛行為嘅核心邏輯喺loop()函數入面。架車會根據紅外線感應器同超聲波感應器嘅讀數嚟做決定。程式碼定義咗特定嘅距離，觸發唔同嘅動作。例如，distance變數係以厘米嚟量度。邏輯如下：

• 如果距離大過50厘米：前面條路暢通，所以架車會以速度200向前行。
• 如果距離係2厘米至10厘米之間：架車太接近障礙物。佢會向後退一秒，然後向左後方轉半秒，去搵一條新路。
• 如果距離係10厘米至50厘米之間：架車處於「警戒區」。佢會向前行，但係速度慢啲，得150。

呢啲臨界值（50厘米、10厘米同2厘米）同速度（200同150）就係你可以調整嘅主要變數，用嚟改變架車嘅行為。例如，如果你部車行得快啲，你可能會將「安全」距離加到60厘米。

自訂函數

程式碼入面有幾個自訂函數，用嚟控制架車嘅動作。佢哋喺主循環入面成日用，令到程式碼更加整潔同容易理解。

• moveForward(int speed)：呢個函數會設定摩打腳位嚟令車向前行。speed 參數（0-255）控制摩打轉動嘅速度。
• moveBackward(int speed)：同 moveForward 類似，但係會反轉摩打方向嚟令車向後行。
• backLeft(int speed) 同 backRight(int speed)：呢啲函數會透過令一個摩打反轉、另一個停低嚟令車轉彎。呢個係一種原地轉向，幫車有效噉改變方向。
• stopMove()：呢個函數會將所有控制腳位設為 LOW，嚟停低所有摩打。
• readSensorData()：呢個函數會由超聲波感應器發射脈衝，然後量度回聲返嚟嘅時間。之後佢會計算距離（以厘米為單位）並返回呢個數值。

現場項目示範

（影片喺 07:09）喺示範入面，架車被放喺一個有各種障礙物（好似紙箱同牆）嘅環境。架車嘅邏輯好清楚噉顯示出嚟，因為佢喺度導航。當超聲波感應器偵測到牆或者障礙物距離超過 50 厘米，佢會好有信心噉向前行。當佢越嚟越近，兩邊嘅紅外線感應器會檢查有冇空位。

如果偵測到左邊有障礙物，架車會做一個後右轉嚟避開佢，反之亦然。當架車發現自己喺一個狹窄位置，好似枱底（影片喺 07:49），佢會用後退同轉彎功能嚟脫身，搵到一條清晰嘅路。架車會持續噉讀取環境並做決定，展示出一種反應式控制系統，唔依賴預先規劃嘅路線。

影片章節

• [00:00] 自駕車項目簡介
• [00:28] 關於 SunFounder 3-in-1 套件
• [01:32] 打開程式碼同概覽
• [02:02] 程式碼結構同新函數嘅解釋
• [03:11] 喺 Setup 函數入面設定腳位
• [03:28] Loop 入面嘅主要決策邏輯
• [05:41] 現場示範：架車運作中
• [07:09] 有障礙物同跟牆嘅示範
• [09:58] 總結同最後諗法