循迹小车—作业搬运者

金晨博

摘要：本文基于帮助同学与老师以及减轻他们负担的思想，我们打算利用课余时间，以节省作业搬运时间为角度，制作一台循迹小车，利用现有的电子材料，将整体进行焊接，整合，实现在小车在运载重物的同时，能够沿着固定轨迹行驶，实现节省同学们搬运作业的时间。同时，对我们所做的循迹小车进行测验，找出这次设计与制作的不足之处。

关键词：循迹小车；作业搬运

一、研究背景

我在帮助老师搬运作业时，发现我总是需要花费许多精力和时间。于是我想设计一个机器人来帮助学生搬运作业。既可以帮助同学成长，又提升自己的动手能力。于是我与班里热爱技术试验与电子控制的同学打算一起做一台作业搬运小车，但由于时间紧迫以及个人能力有限，所以我们此次制作一个模型。

二、设计目的与意义

1.目的：发明制作作业搬运者，帮助学生搬运作业，让同学们有更多时间投入到学习之中，让老师和同学们减轻负担。

2.意义：搬运作业本，减轻学生负担；同时發展自己的动手与实践能力。

三、研究方法

文献研究法：对我们的《技术与设计1》《技术与设计2》《电子控制技术》熟悉与学习，再通过各类书籍对循迹小车进行研究。

试验法：对材料进行焊接，整合，实现小车的循迹。

四、研究过程

1.制作方案

（1）准备材料：电阻51欧姆4个，电阻3.3k欧姆2个，电阻10欧姆2个，电阻1k欧姆2个，电解电容50V100UF，三极管85502个，LED红色5个，自锁开关1个，芯片LM393，8PIC座，光敏电阻55162个，直流减速电机2个，循迹小车轮子2个。

（2）电路原理图（如图1所示）：

（3）制作步骤

第一，根据电路图将元器件安装到电路板上，由于循迹小车要实现一定的功能，所以必须按照特定的顺序摆放元器件。为了让小车可以沿着既定路线也就是黑色或深色的路线行驶，关键在于将两个光敏电阻和两个LED灯倒置安插于万用板上，并按一定的距离分开使其不相互影响。这样可以使LED灯发出的光照射在地面或白纸上，由于地面或白纸与已经画好的既定路线的反射率不同，反射到光敏电阻上的光强不同，使光敏电阻的电阻发生变化从而向芯片输入不同的电平，让两边的减速电机的运动状态不同，从而实现小车的转向。

第二，要将两个减速电机对称的用双面胶安放在万用板两侧后方，并将电池盒安放在万用板的中央靠后处，使小车重心不会失衡。为了提高循迹小车的平衡性，我们还在小车的最前方中央处钻了一个直径为5mm的圆孔用来放置一枚螺栓，以增大小车的支撑面积。同时，为了减小摩擦力我们用圆头螺母套住螺栓，让小车平稳运行。

第三，组装小车的关键步骤——导线的布置和元器件的连接。我们挑选好合适的导线，采用剥线钳将导线的绝缘层剥离。接着，将准备好的导线按照电路图进行连接。此过程难度较大，需要保持绝对清晰的理性思维，我们尝试了多次，失败了多次，克服了重重困难，终于完成的这一过程。

第四，将已经搭建好的电路进行焊接。我们选用了功率合适的电烙铁，通电进行加热，一会儿后将烙铁插入到松香中，并用焊锡丝让烙铁头吃上一层锡。接着将加热到一定温度的烙铁头置于焊盘和引脚处，一段时间后，用左手将焊锡丝以45度角置于焊盘和引脚处，待有适量的锡熔化后，以45度角迅速移开焊盘，烙铁加热一段时间后，待熔化的锡渗入到焊盘和引脚上，形成较稳定的焊点后，移开电烙铁。以此类推，重复此操作至完成焊接。

（4）制作原型：由于时间有限我们只能做一个初步的模型，真正的原型只能下次再做了。

2.测试评估

（1）测试：制作完成后，我们迫不及待地进行了试验。

首先，我们将小车放置于既定轨迹上，接通电源，发现小车能够沿着既定轨迹正常行驶。

然后我们将一些重物放置在小车上，但发现循迹小车不能够将重物带动起来。为了解决这一问题，我们在原小车的基础上增加了一个木制的平台，用于放置重物。

我们再进行试验，发现小车可以运载一定量的重物，小车能沿着既定轨道正常轨道。

接着，我们对纸带的颜色进行改变，将原来的黑色进行改变。首先我们改成淡色系——黄色，发现小车无法识别白色与黄色。

我们再改为深色系——棕色，小车可以沿着轨道行驶，但明显的，它的控制范围比黑色是要大很多。

五、总结与反思：

经过多次失败与尝试，我们不断思考与优化方案，加工改进，终于完成了循迹小车的设计与制作，虽然这只是一个模型，而且有一些不足之处，例如，对体积过大物品无法搬运，但这是一个完美的开始，下一次争取做一个真正的小车，令大家满意，让老师与同学们能够真正的受益。

参考文献

[1]顾建军，技术与设计1【M】，江苏教育出版社，2015

[2]顾建军，技术与设计2【M】，江苏教育出版社，2015