机器人技术:使用 Raspberry Pi 和 JavaScript 构建自主机器人
近年来，机器人领域已显著转向开源技术和平台。Raspberry Pi 就是这样一个广受欢迎的平台，它是一款小型且价格实惠的单板计算机。结合 JavaScript 的强大功能和多功能性，开发人员现在可以踏上激动人心的机器人世界之旅。在本文中，我们将探索如何使用 Raspberry Pi 和 JavaScript 构建自主机器人，深入研究代码示例、说明及其输出。
设置 Raspberry Pi
在深入研究 JavaScript 机器人领域之前，正确设置我们的 Raspberry Pi 至关重要。首先，我们需要安装必要的操作系统，例如 Raspbian，它是 Raspberry Pi 的官方操作系统。安装完成后，我们可以连接键盘、鼠标和显示器等外围设备，甚至可以使用 SSH 远程访问 Raspberry Pi。
一旦我们的 Raspberry Pi 启动并运行，我们就可以开始探索 JavaScript 机器人的世界了。
控制伺服电机
伺服电机是许多机器人系统中的关键组件，使我们能够控制各个部件的位置或方向。JavaScript 为我们提供了"onoff"等库，使我们能够与伺服电机等硬件组件进行交互。
示例
让我们看一个代码示例，演示如何使用 JavaScript 控制伺服电机:
const Gpio = require('onoff').Gpio;
// 创建一个新的伺服电机实例
const servo = new Gpio(17, 'out');
// 将伺服电机移动到特定角度的函数
function moveServo(angle) {
servo.servoWrite(angle);
}
// 将伺服电机移动到 0 度
moveServo(0);
// 等待 2 秒，然后将伺服电机移动到 90 度
setTimeout(() => {
moveServo(90);
}, 2000);
解释
在上面的代码中，我们导入了 onoff 库，并为连接到 GPIO 引脚 17 的伺服电机创建了 Gpio 类的实例。 servoWrite 方法允许我们通过指定所需的角度来控制伺服电机的位置。
当我们运行代码时，伺服电机最初移动到 0 度，然后在 2 秒延迟后移动到 90 度。
控制直流电机
直流电机通常用于机器人技术以提供运动。 JavaScript 还可以使用"pigpio"等库来控制直流电机。 让我们探索一个示例，演示如何使用 JavaScript 控制直流电机。
示例
const Gpio = require('pigpio').Gpio;
// 创建新的直流电机实例
const motor = new Gpio(17, { mode: Gpio.OUTPUT });
// 控制直流电机的函数
function controlMotor(speed, direction) {
motor.servoWrite(speed * direction);
}
// 全速向前移动直流电机
controlMotor(255, 1);
// 等待 2 秒，然后停止电机
setTimeout(() => {
controlMotor(0, 1);
}, 2000);
解释
在上面的代码中，我们使用"pigpio"库来控制连接到 GPIO 引脚 17 的直流电机。我们创建 Gpio 类的实例，并将模式设置为 Gpio.OUTPUT。servoWrite 方法用于控制直流电机的速度和方向。方向变量的正值使电机向前移动，而负值则使电机反向移动。
代码示例使直流电机全速向前移动，并在 2 秒延迟后停止。
构建自主行为
现在我们已经探索了控制单个组件，让我们更进一步，为我们的机器人构建自主行为。我们可以通过整合传感器(例如超声波传感器)并编写代码来响应它们的输入来实现这一点。
让我们考虑一个例子，我们使用 Raspberry Pi、伺服电机、直流电机和超声波传感器构建一个简单的避障机器人。伺服电机将用于旋转超声波传感器，而直流电机将提供运动。
示例
const Gpio = require('onoff').Gpio;
const UltraSonic = require('ultrasonic-rx');
// 创建伺服电机、直流电机和超声波传感器的实例
const servo = new Gpio(17, 'out');
const motor = new Gpio(18, 'out');
const ultrasound = new UltraSonic({ echoPin: 23, triggerPin: 24 });
// 控制伺服电机的函数
function controlServo(angle) {
servo.servoWrite(angle);
}
// 控制直流电机的函数
function controlMotor(speed) {
motor.servoWrite(speed);
}
// 使机器人向前移动的函数
function moveForward() {
controlMotor(255);
}
// 使机器人停止的函数
function stop() {
controlMotor(0);
}
// 避开障碍物的函数
function avoidObstacle() {
const distance = ultrasonic.distance();
if (distance < 30) {
controlServo(90);
stop();
} else {
controlServo(0);
moveForward();
}
}
// 持续监测环境中的障碍物
setInterval(avoidObstacle, 100);
解释
在上面的代码中，我们使用"ultrasonic-rx"库与连接到 GPIO 引脚 23 和 24 的超声波传感器进行交互。我们为伺服电机和直流电机创建 Gpio 类的实例。controlServo 函数负责控制伺服电机的位置，而 controlMotor 函数控制直流电机的速度。
avoidObstacle 函数读取来自超声波传感器的距离，并确定障碍物是否在 30 厘米以内。如果检测到障碍物，则伺服电机旋转以面向前方，机器人停止。否则，伺服电机面向侧面，机器人向前移动。
结论
借助 Raspberry Pi 等平台，JavaScript 提供了一种便捷且灵活的方式来深入令人兴奋的机器人领域。在本文中，我们探讨了如何使用 Raspberry Pi 和 JavaScript 构建自主机器人。我们介绍了如何控制伺服电机和直流电机，以及如何使用传感器构建自主行为。借助提供的代码示例、解释和输出，您可以开始自己的 JavaScript 机器人之旅。可能性无穷无尽，有了 JavaScript 作为您的盟友，您可以在构建自主机器人的过程中开启一个充满创造力的世界。
