全向麦轮小车制作教程 · 铁熊玩创客

（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

当奇点遇到** 便诞生了宇宙

当男人遇到女人便诞生了宝宝

（中间环节并不是重点）

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？）

当蝙蝠遇到土豪便诞生了蝙蝠侠

当小鲜肉遇到高卡路里快餐便诞生了肥宅

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？？？

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？

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

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。

（图片来自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、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、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、重复上述步骤，麦克纳姆轮就制作完成啦！

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。

## 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

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，

2、准备好前挡板与电池仓挡板以及固定件

前挡板与固定件

电池仓挡板与固定件

3、安装好电池仓与前挡板。

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

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？

恩，其实我还能换头像呢~

分分钟换个 skr skr 的麦熊头像！

## 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。

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。

## 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。

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：https://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。