运料小车在很多工厂里使用。它用来搬运东西。东西可能是零件可能是原料。小车把东西从一个地方送到另一个地方。这样做可以节省人力。人也就不用那么累。小车的工作很重要。

小车的样子有很多种。有的小车自己会走。有的小车需要人推。我们说的运料小车一般自己会走。它下面有轮子。上面有放东西的地方。它有一个电机。电机让轮子转动。小车里还有电池。电池给电机供电。小车可以前进可以后退。它可以转弯。

小车要知道去哪里。这需要控制。控制的方法有很多。一种方法是用轨道。轨道铺在地上。小车沿着轨道走。这种方法很简单。轨道不能随便改。改起来很麻烦。另一种方法不用轨道。小车自己认路。它可能跟着地上的线走。地上画了黑线。小车底下有传感器。传感器看到黑线。小车就沿着黑线走。黑线可以改变。画新的线就行了。这种方法比较灵活。

还有一种更好的方法。小车哪里都不跟。它自己认识路。它像一个机器人。它脑子里有地图。它知道自己的位置。它知道要去的位置。它自己计划怎么走。这种方法最聪明。这种小车很贵。它需要很多设备。它需要摄像头。它需要激光雷达。它需要电脑。电脑要很快。电脑算出怎么走。

我们做一个这样的小车。我们做简单一点的。我们让小车跟着线走。地上画一圈黑线。小车不停地沿着线跑。线上有几个站。每个站需要停一下。站上有一个东西。小车把东西拿走。送到另一个站。另一个站把东西放下。然后小车继续走。

小车需要几个部分。车架是第一部分。车架是小车的身体。所有东西都装在车架上。车架要结实。车架要轻。我们用铝做车架。铝比较轻。铝也比较硬。

轮子和电机是第二部分。我们有四个轮子。后面两个轮子是驱动轮。电机带动这两个轮子。前面两个轮子是万向轮。它们可以随便转。这样小车转弯方便。我们用一个电机。电机通过齿轮带动两个后轮。两个后轮一起转。小车就走直了。如果只让一个轮子转。小车就会转弯。

电机是直流电机。直流电机用电池的电。电池是锂电池。锂电池很轻。电很多。电池可以充电。我们有一个充电器。没电了就充电。

控制部分是第三部分。控制部分是小车的脑子。我们用一个单片机。单片机很小。单片机很便宜。单片机可以控制电机。单片机可以看传感器的信号。我们写程序。程序放在单片机里。程序告诉小车怎么做。

传感器是第四部分。我们用了几种传感器。第一种是巡线传感器。巡线传感器在小车前面底下。它朝地下看。它看到黑线就发出信号。它看到白地也发出信号。单片机收到信号。单片机知道是不是在黑线上。如果左边传感器看到白地。右边传感器看到黑线。小车就有点偏右了。单片机就让小车向左转一点。这样小车就一直跟着线走。

第二种是测距传感器。测距传感器朝前面看。它测量前面有没有东西。距离有多远。如果前面有东西。距离很近。单片机就让小车停下来。这样不会撞上。

第三种是颜色传感器。颜色传感器用来看站台。每个站台有一个颜色标记。比如红色标记是装货站。蓝色标记是卸货站。小车看到红色标记。它就停下来。它停五秒钟。它假装装上了货。然后它继续走。它看到蓝色标记。它又停下来。它停五秒钟。它假装卸了货。

小车上有一个小盒子。盒子代表货物。盒子放在小车中间。装货站有一个装置。装置把盒子放到小车上。卸货站也有一个装置。装置把盒子从小车上拿下来。我们的装置很简单。就是一个舵机带动的推杆。装货时推杆把盒子推上车。卸货时推杆把盒子推下车。

我们把这些部分装在一起。先装车架。然后把轮子装上。把电机装上。把电池固定好。把单片机板子固定好。把传感器接好线。线不能接错。红线接正极。黑线接负极。信号线接单片机的口。

然后我们写程序。程序用C语言写。程序开始先设定各个口。电机控制口是输出。传感器口是输入。然后程序进入循环。循环一直运行。

在循环里先读巡线传感器的值。根据值调整电机。让小车跟着线走。然后读颜色传感器的值。如果看到红色。就停下车。启动装货舵机。等待五秒。关闭装货舵机。继续走。如果看到蓝色。就停下车。启动卸货舵机。等待五秒。关闭卸货舵机。继续走。同时一直检查测距传感器。如果前面有障碍。就停车。等障碍没了再走。

程序写好了。我们下载到单片机里。接上电源。打开开关。小车就开始走了。

我们测试小车。地上铺一大张白纸。纸上画黑线。黑线成一个圈。线上画红色方块和蓝色方块。小车从起点开始走。它看到红线停下来。我们手动把盒子放上去。然后它继续走。它看到蓝线停下来。我们手动把盒子拿下来。它继续走。一圈一圈走。

我们发现一些问题。有时候小车会跑偏。它没跟上黑线。我们调整巡线传感器的高度。离地太远看不准。离地太近会磨地。我们调到合适高度。我们又调整电机速度。速度太快容易冲过头。速度太慢效率低。我们调到合适速度。

我们还发现电池用不久。我们换了大容量电池。我们加了开关。不用的时候就关掉。

最后小车工作得很好。它能准确地沿着线走。它能准确地停在站台。它能完成搬运任务。这个小车虽然简单。但它说明了运料小车的基本原理。大工厂里的小车更复杂。它们跑得更快。它们载重更大。它们更智能。但基本道理是一样的。

通过做这个小车我们学会了很多东西。我们学会了机械设计。我们学会了电路连接。我们学会了传感器使用。我们学会了编程控制。这些知识很有用。以后可以设计更高级的自动化设备。