机器人的神经

何琪辰

“老师，我们已经有了机器人的大脑，那么怎么才能让我的机器人动起来呢？”“是呀，我的扫地机器人什么时候才能帮我们打扫卫生呢？”我说道：“大家别急，先想想是什么东西能够让机器人动起来的？”学生们异口同声地回答道：“是电机。”

“对，大家说得很正确，电机是把电能转化为动能的部件，可以让我们的机器人在‘大脑的控制下做出各种动作，那么什么能够让机器人大脑的指令传递给机器人身上的各个部件的？那就是连接机器人所有传感器和执行器的‘神经，也就是我们平时所见到的电线。”

电线种类繁多，哪一种是合适制作机器人的电线呢？电线除了粗细不同之外，有些很硬，有些却很软；有些能够任意弯曲形状，而有些则很有弹性，这取决于电线的股数。

图1的电线是单股电线，图2的电线为多股电线，单股电线较硬，而多股电线较软。以往多使用焊接的方法连接电线，这样制作机器人的效率较低。现在多使用更为便捷的方法，如使用跳线与面包板组合或者杜邦线与排针组合。

跳线是一段电线，两端有细针；面包板中间有一条槽将其分成上下两个部分，上下对称（图3）。每一部分由五行数列组成。每一纵列包括5个插孔，每个插孔都是串联的。如果将跳线插在同一列中，则是短路的，而由中间长槽分开的上下两列时则不然。如果需要将多列连接，只需用一条跳线插进两列中的任意一个插孔即可（图4）。

另一种方法是用杜邦线和排针（图5）。排针是两边一样长的排针，可以折下所需长度的排针，插在Arduino上，这样就可以用杜邦线去连接Arduino和传感器了。当然排针也可以直接插进面包板，以更方便地连接电路。

有了机器人的神经，就可以读取机器人大脑的信息，也可以控制机器人的各个执行部件。在第9期的文章中，我们已经通过程序使得Arduino的13号引脚指示灯闪烁，同样可以用导线和LED将指示灯的效果转移到面包板上。电路连接如图6所示。

Arduino其实是微型计算机，它由数字电路组成的，其数字引脚上只有0V或者5V两种状态。Arduino上的GND引脚表示的是0V，所以当Arduino的13号引脚的电压是5V时， LED就会发光。但由于LED能够承受的电压是3V，而Arduino输出的电压是5V，超过了LED能够承受的电压，需要用一个电阻来分压，以免LED被烧坏，因此在电路中串联了一个1000Ω的电阻。

同样，如果要控制一个蜂鸣器，我们只需用导线连接Arduino和蜂鸣器，这里选取引脚9（如图7），然后编写对应的Ardublock程序（图8）。

当我们完成程序上传之后，可以听到蜂鸣器里传出鸣叫声，修改“delay”的参数就可以改变鸣叫的间隔时间，从而实现Arduino控制蜂鸣器的目的。可以注意到，在这个电路中蜂鸣器并没有串联电阻，这是由于我们选用蜂鸣器的额定电压是5V，无需分压。所以在今后制作机器人的过程中，需要仔细考虑各种电子元件的电压，不可超过其额定范围，不然轻则发烫烧毁电路，重则引发火灾。在下一期，我们将深入了解机器人大脑的工作方式，让机器人的大脑真正运转起来。