在这个项目中，我们使用Arduino设计了一个简单的手势控制机器人。该手势控制机器人基于Arduino Nano，MPU6050，射频收发器对和L293D电机驱动器。

机器人是由计算机程序操作的机电系统。机器人可以是自主的也可以是半自主的。自主机器人不受人类控制，而是通过感知其环境来做出自己的决定。

大多数工业机器人是自主的，因为它们需要高速且高精度地操作。但是某些应用程序需要半自动或人为控制的机器人。

一些最常用的控制系统是语音识别，触觉或触摸控制以及运动控制。

手势控制机器人是经常实施的运动控制机器人之一。在这个项目中，使用MPU6050开发了一个手势控制机器人，它是3轴加速度计和3轴陀螺仪传感器，控制器部分是Arduino Nano。

代替使用带有按钮或操纵杆的遥控器，用手势控制机器人的运动。

该项目基于无线通信，其中手势数据通过RF链接（RF发射器-接收器对）传输到机器人。

该项目分为发射器和接收器部分。分别针对发射器和接收器部分说明了电路图和组件。

手势控制机器人原理

为了理解手势控制机器人的操作原理，让我们将项目分为三个部分。

第一部分是Arduino从MPU6050加速度计陀螺仪传感器获取数据。Arduino不断从MPU6050获取数据，并根据预定义的参数将数据发送到RF发送器。

该项目的第二部分是RF发射器和RF接收器之间的无线通信。射频发射器从Arduino接收数据后（通过编码器IC），通过射频通信将其传输到射频接收器。

最后，该项目的第三部分是对RF接收器接收到的数据进行解码，并将适当的信号发送到电机驱动器IC，后者将激活机器人的轮式电机。

手势控制机器人的框图

下图显示了用于发射器和接收器部件的手势控制机器人的简单框图。

变送器框图

接收器框图

发射器电路图

发射器元件Arduino纳米434MHz射频发射器HT-12E编码器ICMPU6050加速度计/陀螺仪传感器750KΩ电阻接收器电路图

接收器元件L293D电机驱动器ICHT-12D解码器IC434 MHz射频接收器33KΩ电阻330Ω电阻发光二极管4个带轮减速电机机器人底盘组件说明MPU6050

MPU6050是爱好者和发烧友最常用的传感器模块之一。它由同一芯片上的加速度计和陀螺仪组成，并提供6个自由度（加速度计的3轴和陀螺仪的3轴）

射频发射器和接收器模块

发射器和接收器之间的通信使用RF模块。此项目中使用了434 MHz的发送器和接收器对。

HT-12E

它是一种编码器IC，可将4位并行数据转换为串行数据，以便通过RF链接进行传输。

HT-12D

它是一种解码器IC，可将RF接收器接收的串行数据转换为4位并行数据。该并行数据可用于驱动电动机。

手势控制机器人的电路设计发射器部分

机器人的发射器部分由Arduino Nano板，MPU6050传感器，HT-12E编码器IC和RF发射器组成。Arduino和MPU6050传感器之间的通信通过I2C接口进行。因此，MPU6050传感器的SCL和SDA引脚连接到Arduino Nano的A5和A4引脚。

此外，我们将使用MPU6050的中断引脚，因此它已连接至Arduino Nano的D2。

HT-12E是一种编码器IC，通常与RF发送器模块关联。它将12位并行数据转换为串行数据。12位数据分为地址位和数据位。A0至A7（引脚1至Pin8）是地址位，它们用于安全传输数据。这些引脚可以悬空或接地（Vss）。在该电路中，HT-12E的引脚1至引脚9（A0 – A7和Vss）接地。

引脚10至13（AD8，AD9，AD10和AD11）是HT-12E的数据引脚。它们从外部源（如微控制器）（在这种情况下为Arduino Nano）接收4字并行数据。它们分别连接到Arduino Nano的引脚D12，D11，D10和D9。

TE'是发送使能引脚，它是低电平有效引脚。只要TE'为低，就发送数据。因此，引脚14（TE'）也接地。

编码器IC在引脚16和15（OSC1和OSC2）之间具有内部振荡器电路。在这些引脚之间连接了一个750KΩ电阻，以使能振荡器。Dout（引脚17）是串行数据输出引脚。它连接到射频发射器引脚上的数据。

Arduino Nano和MPU6050均具有3.3V稳压器。因此，所有VCC引脚都连接到稳压5V电源。

接收器部分

机器人的接收器部分包括一个RF接收器，HT-12D解码器IC，L293D电机驱动器IC和一个机器人机箱，其中四个电机与车轮相连。

HT-12D是解码器IC，通常与RF接收器关联。它将RF链路接收的串行数据转换为并行数据。A0至A7（引脚1至引脚8）是地址引脚，必须与编码器的地址引脚匹配。

由于编码器（HT-12E）的地址引脚接地，因此解码器的地址引脚也必须接地。因此，引脚1至9（A0 – A7和Vss）接地。来自RF接收器的串行数据被提供给解码器IC的Din（引脚14）。

HT-12D有一个内部振荡器，并且在OSC1和OSC2（引脚16和15）之间连接了一个33KΩ的外部电阻。引脚17（VT）指示有效的数据传输，并且当数据引脚上存在有效数据时，该引脚将为高电平。与330Ω电阻器串联的LED连接到该引脚以指示有效的数据传输。

HT-12D的引脚10至13（D8，D9，D10和D11）是并行数据输出引脚。它们连接到L293D电机驱动器IC的输入引脚（分别为引脚2、7、10和15）。

L293D电机驱动器IC用于为电机提供必要的电流（正向和反向）。引脚1和9是使能引脚，并与引脚16（逻辑电源）一起连接到VCC（+ 5v）。引脚3 – 6和11 – 14是输出，并连接到四个电机。

引脚8是电动机电源引脚，并连接到单独的电源。因此，接收器部分将需要两节电池；一台用于电路，一台用于电动机。

手势控制机器人的工作

在该项目中，设计了一种由手部手势控制的移动机器人。在此说明机器人的工作。

如前所述，手势控制机器人是一种无线操作的机器人，它具有两个部分：发射器和接收器。机器人通电后，由Arduino，MPU6050，编码器和RF发射器组成的发射器部分将连续监视MPU6050传感器。

这些数据由Arduino捕获，然后根据MPU6050传感器的方向将相应的数据传输到编码器。编码器接收到的并行数据被转换为串行数据，并且该串行数据由RF发送器发送。

在接收器部分，RF接收器接收串行数据，并将其发送到解码器IC。解码器会将串行数据转换为并行数据，并将此并行数据提供给电机驱动器IC。基于这些数据，可以定义电动机的运动，从而定义机器人的运动。

应用领域无线控制机器人在许多应用中非常有用，例如远程监视，军事等。手势控制的机器人可以在轮椅上受到身体挑战的人使用。可以开发手势控制的工业级机械臂。