Arduino で超音波センサを使って衝突検知をする１｜30代機械系エンジニアの趣味ブログ

超音波センサを使って衝突検知をしてみたい。

サーボモータと組み合わせて測定物までの距離を測りたい

原理はわかるけどプログラムがわからない

こんな疑問にArduinoと超音波センサ、サーボモータを使った衝突検知回路を必要なものから、実際のつくり方を紹介いたします。

Contents

必要なもの
回路のつくり方
超音波センサプログラム作成

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必要なもの

基本的には、下記が必要になります。わたしは初めに、スターターキットを買いましたので、これらすべてが入っており、おすすめになります。

Arduino Uno

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超音波センサ

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サーボモータ

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アクティブブザー

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ブレッドボード（小）

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ブレッドボードはサーボモータに取り付けるため、小型のものがおすすめです。これがあれば、次回製作するラジコンにも取り付けることができます。

基本上記のものは、下記のスタータキットに入っていますので、これをはじめに買うことをおすすめします。

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アルミ板+ねじなど（サーボモータに固定するために必要）

アルミ板とねじがあると、サーボモータの固定などに使えて便利ですので、準備しましょう。カインズなどのホームセンターで売っています。

回路のつくり方

では電子回路を作ってみましょう。まず、サーボモータのホーンとブレッドボードをアルミ板を挟んで固定します。

M2のボルト・ナットで固定します。ナットを使うため、アルミ板を2枚に折りたたみ、両面テープでブレッドボードと固定しました。ホーンの穴サイズが小さいため、一度ドリルで穴径を大きくすることをお勧めします。

次に、ブレッドボードに超音波センサを取り付け、5VとGNDにジャンパ線をつなぎます。

次にサーボモータを接続します。

サーボモータには、信号線（オレンジ）と電源の供給線（赤）、GND（茶）がありますので、これらを接続します。信号線はNo10ピンに接続します。

アクティブブザーをブレッドボードに取り付けます。ブザーには+極と－極がありますので、接続に注意しましょう。

アクティブブザーが終わりましたら、超音波センサを接続します。

超音波センサの5VとGNDを接続します。

接続したら、No11をECHOに、No12をTRIGに接続してください。

以上で回路は完了です。サーボのホーンをブレッドボードに固定されていますので、サーボ本体に固定して終了です。

超音波センサプログラム作成

超音波センサのプログラムは過去にやっていますので、こちらを参考にしてください。

プログラムではサーボが30°から150°まで稼働し、超音波センサによる測定距離が10cm以下になると、ブザーが鳴り・サーボが止まる仕組みとなっております。

#include <Servo.h>
Servo myservo;
#define PIN 8
#define TRG 12
#define ECH 11

int distance;
int newdistance;

float measure() {
  int diff;
  float dis;
  digitalWrite(TRG, HIGH);
  delayMicroseconds(20);
  digitalWrite(TRG, LOW);
  diff = pulseIn(ECH, HIGH);//ECHがHIGHに変わると測定開始し、LOWになるまでの時間を返す
  dis = (float)diff * 0.01715;
  return dis;
}

void setup() {
  myservo.attach(10);
  myservo.write(30);
  pinMode(TRG, OUTPUT);
  pinMode(ECH, INPUT);
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  myservo.write(30);
  
  for (int i = 30; i <= 150; i++) {
    Serial.println(distance);
    myservo.write(i);
    delay(10);
    distance = measure();
    if (distance < 10) {
      while(true){
      tone(PIN, 10,100);
      newdistance = measure();
      if(newdistance > 10){
        break;
      }
      }
    }
  }
  for (int i = 150; i >= 30; i--) {
    myservo.write(i);
    delay(10);
    distance = measure();
    if (distance < 10) {
      while(true){
      tone(PIN, 10,100);
      newdistance = measure();
      if(newdistance > 10){
        break;
      }
      }
    }
  }
}

完成したものがこちらになります。

次回はこちらの衝突センサをラジコンにのせ、衝突検知すると自動で方向を修正し、衝突回避するラジコンを作りたいと思います。