機器人技術：使用樹莓派和JavaScript構建自主機器人

---

近年來，機器人領域發生了顯著變化，轉向開源技術和平臺。樹莓派就是一個廣受歡迎的小型且經濟實惠的單板計算機平臺。結合JavaScript的強大功能和多功能性，開發人員現在可以踏上機器人領域的激動人心之旅。本文將探討如何使用樹莓派和JavaScript構建自主機器人，深入探討程式碼示例、解釋及其輸出。

樹莓派的設定

在我們深入JavaScript機器人領域之前，必須正確設定樹莓派。首先，我們需要安裝必要的作業系統，例如Raspbian，這是樹莓派的官方作業系統。安裝完成後，我們可以連線外圍裝置，如鍵盤、滑鼠和顯示器，甚至可以使用SSH遠端訪問樹莓派。

一旦我們的樹莓派執行起來，我們就可以開始探索JavaScript機器人的世界了。

控制伺服電機

伺服電機是許多機器人系統中的關鍵部件，使我們能夠控制各個部件的位置或方向。JavaScript提供了像“onoff”這樣的庫，使我們能夠與伺服電機等硬體元件進行介面。

示例

讓我們來看一個程式碼示例，演示如何使用JavaScript控制伺服電機。（此處應插入程式碼示例）

const Gpio = require('onoff').Gpio;

// Create a new servo motor instance
const servo = new Gpio(17, 'out');

// Function to move the servo motor to a specific angle
function moveServo(angle) {
   servo.servoWrite(angle);
}

// Move the servo motor to 0 degrees
moveServo(0);

// Wait for 2 seconds, then move the servo motor to 90 degrees
setTimeout(() => {
   moveServo(90);
}, 2000);

解釋

在上面的程式碼中，我們匯入onoff庫併為連線到GPIO引腳17的伺服電機建立Gpio類的例項。servoWrite方法允許我們透過指定所需角度來控制伺服電機的位移。

當我們執行程式碼時，伺服電機最初移動到0度，然後在2秒延遲後移動到90度。

控制直流電機

直流電機通常用於機器人技術中以提供運動。JavaScript也可以使用像“pigpio”這樣的庫來控制直流電機。讓我們探索一個演示如何使用JavaScript控制直流電機的示例。（此處應插入程式碼示例）

示例

const Gpio = require('pigpio').Gpio;

// Create a new DC motor instance
const motor = new Gpio(17, { mode: Gpio.OUTPUT });

// Function to control the DC motor
function controlMotor(speed, direction) {
   motor.servoWrite(speed * direction);
}

// Move the DC motor forward at full speed
controlMotor(255, 1);

// Wait for 2 seconds, then stop the motor
setTimeout(() => {
   controlMotor(0, 1);
}, 2000);

解釋

在上面的程式碼中，我們使用“pigpio”庫來控制連線到GPIO引腳17的直流電機。我們建立Gpio類的例項，並將模式設定為Gpio.OUTPUT。servoWrite方法用於控制直流電機的速度和方向。direction變數的正值使電機向前移動，而負值使電機反向移動。

程式碼示例使直流電機以全速向前移動，並在2秒延遲後停止。

構建自主行為

既然我們已經探討了如何控制單個元件，讓我們更進一步，為我們的機器人構建自主行為。我們可以透過結合感測器（例如超聲波感測器）和編寫響應其輸入的程式碼來實現這一點。

讓我們考慮一個示例，我們使用樹莓派、伺服電機、直流電機和超聲波感測器構建一個簡單的避障機器人。伺服電機將用於旋轉超聲波感測器，而直流電機將提供運動。（此處應插入程式碼示例）

示例

const Gpio = require('onoff').Gpio;
const UltraSonic = require('ultrasonic-rx');

// Create instances of servo motor, DC motor, and ultrasonic sensor
const servo = new Gpio(17, 'out');
const motor = new Gpio(18, 'out');
const ultrasonic = new UltraSonic({ echoPin: 23, triggerPin: 24 });

// Function to control the servo motor
function controlServo(angle) {
   servo.servoWrite(angle);
}

// Function to control the DC motor
function controlMotor(speed) {
   motor.servoWrite(speed);
}

// Function to move the robot forward
function moveForward() {
   controlMotor(255);
}

// Function to stop the robot
function stop() {
   controlMotor(0);
}

// Function to avoid obstacles
function avoidObstacle() {
  const distance = ultrasonic.distance();

   if (distance < 30) {
      controlServo(90);
      stop();
   } else {
      controlServo(0);
      moveForward();
   }
}

// Continuously monitor the environment for obstacles
setInterval(avoidObstacle, 100);

解釋

在上面的程式碼中，我們使用“ultrasonic-rx”庫與連線到GPIO引腳23和24的超聲波感測器進行介面。我們為伺服電機和直流電機建立Gpio類的例項。controlServo函式負責控制伺服電機的位移，而controlMotor函式控制直流電機的速度。

avoidObstacle函式讀取超聲波感測器的距離，並確定障礙物是否在30釐米以內。如果檢測到障礙物，則伺服電機旋轉到向前方向，機器人停止。否則，伺服電機面向側面，機器人向前移動。

結論

藉助樹莓派等平臺，JavaScript提供了一種易於訪問且靈活的方式來深入激動人心的機器人領域。在本文中，我們探討了如何使用樹莓派和JavaScript構建自主機器人。我們介紹瞭如何控制伺服電機和直流電機，以及如何使用感測器構建自主行為。藉助提供的程式碼示例、解釋和輸出，您可以開始您自己的JavaScript機器人之旅。可能性是無限的，而JavaScript作為您的盟友，您可以釋放構建自主機器人的創造力世界。