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[教程] 纯野生黑科技,分分钟教你自制最skr的全向麦熊小车!

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本帖最后由 铁熊 于 2018-9-13 08:28 编辑

IMG_3793.JPG
(据说开头要吸引人,就先放张照片吧:社会我麦熊,霸气无边)

世界万物
皆有源起
一个事物没有外力的情况下
它会始终保持原状
但是当它和另一个事物相结合后
就会有一个全新的事物诞生

2018-09-02_16-49-25.jpg
当奇点遇到** 便诞生了宇宙

2018-09-02_16-49-32.jpg
当男人遇到女人 便诞生了宝宝
(中间环节并不是重点

2018-09-02_16-50-10.jpg
当大黄鸭遇上平底锅便诞生了烧鸭(大黄鸭:我招谁惹谁了我?

2018-09-02_16-50-44.jpg
当蝙蝠遇到土豪 便诞生了蝙蝠侠

2018-09-02_16-51-31.jpg
当小鲜肉遇到高卡路里快餐 便诞生了肥宅

2018-09-02_16-52-16.jpg
这条请自行理解,各自对号入座
……


接下来我们来感受一个场景
当你深夜回家,在小区的转了一圈又一圈
好不容易找到一个车位,但是发现前面的车乱停
剩下的空档大小正好只能停放你的车
连一点空隙都不给你
你说咋整???

640.gif
但是
眼睁睁的看着一个车位 就是停不进
是不是很不爽?
是不是很火?
是不是感到整个世界对你深深的恶意?
甚至开始怀疑人生?


于是
新的组合开始了
你有没有想过
当横行霸道的螃蟹遇到了汽车 会发生什么?

2018-09-02_16-53-39.jpg

这就是神奇的麦克纳姆轮
确认过眼神,遇见对的轮
感受一波神奇的操作

640 (1).gif


麦克纳姆轮(下文简称“麦轮”)的神奇全向行动能力,一直是众多机器人的首选方案,例如RoboMaster机甲大师比赛中,各种机器人车轮便采用的就是麦克纳姆轮。

1.jpg
图1(来自RoboMaster官网:https://www.robomaster.com/zh-CN/resource/image

但麦轮动戈几百的价格,让热爱它的小伙伴们望而却步。那是否麦轮就与我们普通创客爱好者没有关系、太遥远了呢?当然不是,本教程就教你自制麦轮,并用麦轮设计出一辆麦轮战车。只要你身边有3D打印机和激光切割机(可选),那么就跟我一起制作出一辆麦克纳姆轮全向小车吧!

首先来看一下麦轮战车的演示视频吧:


是不是很心动了呢?别犹豫了,拿起你的工具,准备好你的3D打印机,准备开干吧!

## 制作麦克纳姆轮

首先你要准备好如下材料和工具:

材料:
  • 26mm长标准大头针,每个轮子需要9枚,共36枚;
  • 3D打印麦轮零件(包含大轮和从动轮)
  • 9mm热缩管

工具:
  • 热风枪
  • 502胶水
  • 美工刀
  • 镊子

1、将麦轮模型用3D打印机打印出来,每个轮子由1个大轮与9个从动轮组成。左旋与右旋模型各打印两个,从动轮左右通用打印4×9=36个
2.jpg

2、①将热缩管裁剪至适当长度套在小从动轮上,②用镊子夹住使用热风枪加热热缩管,使热缩管受热缩紧,③最后使用美工刀将边缘多余部分热缩管割掉。
3.png

3、用大头针穿过从动轮并固定在大轮上,确保足够顺滑即可,
4.png

4、重复上述步骤,麦克纳姆轮就制作完成啦!
5.jpg

5、接下来是制作麦轮战车底盘。用塑料销钉和电机固定座将4个N20减速电机分别固定在激光切割的木板底盘上,将麦轮安装在电机轴上,如图6所示,底盘就完成啦。
6.png

## 制作麦克纳姆轮战车

接下来就要开始制作麦轮战车了。你要准备好如下材料和工具:

  • Arduino核心控制板Athena×1
  • 电机驱动×2
  • 超声波模块×1
  • 3.7V锂电池×1
  • 麦轮战车底盘
  • 激光切割木板结构件
  • 杜邦线导线若干
  • 铜柱螺丝若干
  • 塑料销钉若干

工具:
  • 电烙铁

7.png

1、首先将电机与电机驱动之间焊接好导线,并将各电机信号线以及电源线用杜邦线母头引出待用,
8.jpg

2、准备好前挡板与电池仓挡板以及固定件
9.jpg
前挡板与固定件

10.jpg
电池仓挡板与固定件

3、安装好电池仓与前挡板。
11.jpg

12.jpg

13.jpg

4、将Arduino核心板固定好后,将底板引出信号线与电源线接好。共8根信号线控制4个电机的正反转
14.jpg

5、将超声波模块和固定座固定好后装在小车上。适当移动电池与零件位置,将小车重心保持在小车中间位置,至此,麦克纳姆轮小车就完成啦!完成后的麦轮战车,是不是还有点萌呢?
15.jpg

恩,其实我还能换头像呢~
分分钟换个 skr skr 的麦熊头像!

IMG_3856.jpg

## 麦克纳姆轮战车电路

此小车采用的是捣鼓车间出品的Athena核心控制板,自带传感器接口与蓝牙接口,可以满足大部分项目需求。
16-Athena说明.png
Athena核心控制板

我们知道Arduino不管是UNO还是Nano,都只有6个PWM口(3、5、6、9、10、11),没法实现8个电机的调速,MEGA2560有8个以上的PWM口,但是体积过大,不适合该项目,我在引脚分配上做出了调整,使用4个PWM与4个数字口就可以实现4个电机的调速,我们知道PWM简而言之就是数字口的占空比,当一个引脚为低电平,一个输出PWM信号时,可以调节速度为0~255,255为最快。经过试验,一个引脚为高电平时,一个输出PWM信号时,调节速度也是0~255,区别就是255是停止,PWM输出0时为最快。这样,只需要在程序中调节PWM的参数与数字口的输出,就可以控制电机的速度与旋转方向了。调速说明如表1所示。

表1:调速说明
直流电机
旋转方式
IN1(PWM)
IN2
IN3(PWM)
IN4
Motor-A
正转(调速)
1/PWM
0



反转(调速)
PWM/0
1



待机
0
0



刹车
1
1


Motor-B
正转(调速)


1/PWM
0

反转(调速)


PWM/0
1

待机


0
0

刹车


1
1
注:表中“1”代表高电平;“0”代表低电平;“PWM”代表调制脉宽波。IN1、IN2控制电机A;IN3、IN4控制电机B。

有了Athena核心控制板的介绍和PWM调速说明,整个麦轮战车的电路原理图就很简单啦。

17.png

## 麦克纳姆轮控制程序

麦克纳姆轮与普通轮子的区别在于麦克纳姆轮旋转时,由于存在斜向的从动轮,会同时产生一个斜向的力,当我们控制轮子旋转的速度与方向时,将斜向的力增强或抵消,从而实现小车的全向移动。可以完成横移、斜方向移动等普通小车无法完成的高难度动作。
18-wheel-rotations.jpg

麦轮战车采用手机App遥控的方式来进行操作,手机端控制采用的是“可控Ctrl”App(App作者个人网站:http://www.pengzhihui.xyz/),可在腾讯应用宝下载。手机与战车之间通过蓝牙通信,手机端通过摇杆控制小车的全向移动。

麦轮战车下位机端的编程思路是:摇杆通过蓝牙返回Joy_x与Joy_y两个变量,最大为1,最小为-1,两坐标遍历半径为1的圆内,程序中有8个方向移动的子程序,程序思路是摇杆半径大于0.5以后,开始判断属于哪个范围内,并执行相对应的子程序。最开始采用的是判断坐标范围,发现效果并不理想。最终采用通过Y/X计算tan值大小与Joy_x与Joy_y构成坐标的象限,计算出所在的区域,这样的方法在内圆内不作执行指令,方便操作。另外可以将整周的圆八等分,算法简洁可靠。摇杆部分算法如图19所示,完整程序详见附件。

19.png

至此,完整的麦轮战车就完成啦!

## One more thing……

好吧!让我再组合一波
2018-09-02_16-54-47.jpg
给你一只熊,了解一下
捣 鼓 熊 诞 生 记

## Special thanks

Designed by #嘉诚欧巴#
Written by 夜楼朕
Photo & Video by 蘑菇头叔叔





## 往期精彩作品

桌面机器人系列:

智能家居系列:


HCRbot 智能机器人系列:









麦轮模型.zip

1.12 MB, 阅读权限: 30, 下载次数: 0, 下载积分: 创造力 -1

makenamu.zip

2.43 KB, 阅读权限: 30, 下载次数: 0, 下载积分: 创造力 -1

程序

所需头文件.rar

902.8 KB, 下载次数: 12, 下载积分: 创造力 -1

程序头文件

ale  学徒

发表于 2018-9-5 20:39:00

大神能不能把3d和切割图发一下
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gada888  版主

发表于 2018-9-1 16:18:12

好多图都看不到
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Forgotten  版主

发表于 2018-9-1 20:26:59

厉害厉害 手动打造
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ASH腻  管理员

发表于 2018-9-2 09:47:33

楼主图片挂了
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铁熊  版主
 楼主|

发表于 2018-9-2 17:00:46


不好意思不好意思,图片已经修复啦~
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铁熊  版主
 楼主|

发表于 2018-9-2 17:00:57

gada888 发表于 2018-9-1 16:18
好多图都看不到

不好意思不好意思,图片已经修复啦~
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#嘉诚欧巴#  初级技师 来自手机

发表于 2018-9-3 11:56:40

铁熊 发表于 2018-9-1 09:36
(据说开头要吸引人,就先放张照片吧:社会我麦熊,霸气无边)
世界万物皆有源起一个事物没有外力的情况下 ...

这将掀起一波麦克纳姆捣鼓热潮
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gray6666  中级技匠

发表于 2018-9-3 14:13:00

楼主创意赞,设计帮,动手能力也强。
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网络白丁  初级技师

发表于 2018-9-3 21:40:39

太NB了,哈哈
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hnyzcj  超级版主

发表于 2018-9-4 06:52:10

牛神,膜拜1000秒
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gada888  版主

发表于 2018-9-4 17:26:07

牛掰
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digi_cow  初级技匠

发表于 2018-9-4 19:02:19

666
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wsdadsl  初级技匠

发表于 2018-9-6 00:21:15

手工麦轮,真是高手
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安卓机器人  初级技神

发表于 2018-9-6 07:28:15

麦克纳姆轮!我狠想玩
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haiDIY  学徒

发表于 2018-9-9 23:54:58

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阿凌  学徒

发表于 2018-9-11 09:36:53

有3D打印图么?这才是关键
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寒风煮老醋  学徒

发表于 2018-9-12 17:43:35

厉害
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寒风煮老醋  学徒

发表于 2018-9-12 17:57:29

请问附件在哪。。
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铁熊  版主
 楼主|

发表于 2018-9-13 08:30:07

麦轮图纸已发
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雷雷  学徒

发表于 2018-9-13 11:32:52

附件下载的阅读权限好高~
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